Одной из главных задач современной квантовой теории молекул является разработка экономичных вычислительных методов и программ для прецизионного неэмпирического расчета электронной структуры молекул и кластеров, содержащих тяжелые атомы. Актуальность таких исследований связана, в том числе, с развитием современных экспериментальных способов изучения свойств атомов и молекул. В сочетании с традиционно высокой точностью атомной и молекулярной спектроскопии здесь открываются новые возможности для детального изучения спектров, и это позволяет с большей определенностью делать заключения о точности и надежности тех или иных теоретических методов. Такие методы крайне важны для решения самых актуальных проблем современной физики и химии. В этой связи можно отметить поиск электрического дипольного момента (ЭДМ) электрона и других следствий несохранения пространственной четности (P), временной четности (T) фундаментальных взаимодействий (P,T-нечетных эффектов) в молекулах.

Наличие ненулевого перманентного электрического дипольного момента элементарных частиц означает проявление фундаментальных взаимодействий, нарушающих как пространственную четность (Р), так и временнyю инвариантность (T). Природа взаимодействий, нарушающих CP–инвариантность (или, согласно CPT–теореме, также и Т–инвариантность), до сих пор не ясна, она не объясняется в рамках Стандартной модели электрослабых и сильных взаимодействий, и обнаружение ЭДМ у элементарных частиц может пролить свет на механизм проявления таких «сверхслабых» взаимодействий. Поиск ЭДМ элементарных частиц рассматривается как одна из актуальнейших проблем современной физики в контексте понимания механизма нарушения CP–инвариантности и «реализованности» в природе суперсимметрии (см. http://ru.wikipedia.org/wiki/Нерешённые_проблемы_современной_физики) и других популярных расширений Стандартной модели. В конце октября 2013 г. была опубликована работа экспериментаторов из США (The ACME Collaboration, "Order of Magnitude Smaller Limit on the Electric Dipole Moment of the Electron", Science 1248213 [DOI:10.1126/science.1248213], arXiv:1310.7534) по измерению ЭДМ электрона. При этом были использованы результаты расчетов молекулы ThO опубликованные в нашей работе JCP Communication 139, 221103 (2013), arXiv:1308.0414. Замечательное достижение этих двух работ состоит в том, что новое полученное ограничение, d_e < 8.7×10^-29 е·см, более чем на порядок превосходит ранее полученные ограничения на молекуле YbF (d_e < 1.05×10^-27 е·см, 2011 г.), атоме таллия (d_e<1.6×10^-27 е·см, 2002 г.) и в 333 раза лучше современного ограничения на ЭДМ нейтрона (d_n<2.9×10^-26 е·см, 2006 г.). Для других элементарных частиц ограничение на ЭДМ еще на несколько порядков слабее. Новое ограничение на ЭДМ электрона уже само по себе является серьезным вызовом популярным расширениям Стандартной модели, в первую очередь суперсимметрии, и демонстрирует уникальные возможности не только современных молекулярных экспериментов, но и теоретических методов, разработанных нашей группой.

Теоретическое изучение свойств молекул и кластеров, содержащих тяжелые атомы важно и для экспериментов по поиску вариации фундаментальных постоянных, синтеза сверхтяжелых элементов и многих других задач. Активная работа по всем этим направлениям ведется квантовохимической группой из Лаборатории молекулярных пучков Петербургского института ядерной физики. Руководитель группы, А.В. Титов, по совместительству является ведущим научным сотрудником, а члены группы А.Н. Петров и Л.В. Скрипников - доцентами нашей кафедры.