Российский научный фонд поддержал междисциплинарный проект под руководством заведующего кафедрой квантовой механики Владимира Моисеевича Шабаева «Релятивистские эффекты в атомно-молекулярных системах: от фундаментальной физики до астрохимических приложений», посвященный разработке высокоточных релятивистских методов квантовомеханического моделирования фундаментальных физико-химических свойств атомов, молекул и квазимолекул, анализу условий их применения, а также вычислению сечений различных процессов в ион-атомных столкновениях.
В течение ближайших трех с половиной лет физики СПбГУ и сотрудники кафедры лазерной химии химического факультета Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова планируют работать над построением строгих квантовомеханических моделей, способных описать наблюдаемые энергетические, радиационные и столкновительные свойства астрохимически важных атомов и молекул на требуемом экспериментальном уровне точности. В состав научно-исследовательского коллектива входят физики-теоретики, специализирующиеся в области релятивистской квантовой теории атомов и молекул и квантовой электродинамики (КЭД), и специалисты в области молекулярной спектроскопии — химики, занимающиеся количественной интерпретацией астрохимических наблюдений.
«Современный уровень точности спектроскопических экспериментальных данных предъявляет беспрецедентно высокие требования к точности теоретических методов, используемых для их описания, — пояснил руководитель проекта, профессор СПбГУ Владимир Моисеевич Шабаев. — Расчеты, которые необходимы для однозначной интерпретации высокоточных спектральных измерений, связанных с астрохимическими наблюдениями, должны включать учет релятивистcких, а в ряде случаев и КЭД эффектов. На кафедре квантовой механики СПбГУ достаточно давно разрабатываются методы прецизионных КЭД расчетов атомных систем, которые в рамках данного проекта планируется дальше развить и совместно с нашими коллегами из МГУ применить к молекулярным системам, имеющим важное значение для астрохимии.»
Как сообщил Владимир Моисеевич, проект также нацелен на разработку релятивистских методов для проведения систематических расчетов вероятностей рождения электрон-позитронных пар и сечений других процессов в ион-атомных столкновениях. Это должно позволить продвинуться, например, в решении одной из фундаментальнейших проблем КЭД — наблюдению процесса спонтанного распада вакуума в сверхкритическом кулоновском поле, которое может быть создано в процессе медленного столкновения тяжелых ионов с суммарным зарядом больше критического значения, Z1+Z2>Zcr≈173.
Новизна прикладной составляющей исследования состоит в «адаптации разработанных методов и алгоритмов к решению ряда космологических задач, спектральной диагностики планетных, в том числе экзопланетных, атмосфер, а также моделирования кинетики астрохимических процессов протекающих в межзвездной среде. Все задачи, которые предполагается решать в рамках данного проекта, находятся на переднем крае фундаментальных и прикладных исследований в соответствующих смежных областях знаний», — уверен Владимир Шабаев.
В научную группу входят профессор СПбГУ Д. А. Тельнов, профессор СПбГУ И. И. Тупицын, старший научный сотрудник Ю. С. Кожедуб, доцент СПбГУ А. В. Малышев, инженер-исследователь Р. В. Попов, выпускники Университета А. М. Рыжков, И. М. Савельев и Д. П. Усов, обучающийся Н. К. Дулаев.
Подробнее о проекте на сайте РНФ
Российским научным фондом по приоритетному направлению деятельности «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований по поручениям (указаниям) Президента Российской Федерации» (междисциплинарные проекты) был поддержан 31 проект из более 1000 представленных заявок. Два из них — проекты СПбГУ: «Релятивистские эффекты в атомно-молекулярных системах: от фундаментальной физики до астрохимических приложений», руководитель В. М. Шабаев и «Изменения климата, ледников и ландшафтов Алтая в прошлом, настоящем и будущем как основа модели адаптации населения внутриконтинетальных горных районов Евразии к климатообусловленным изменениям среды», руководитель Д. А. Ганюшкин.