Одним из вариантов проверки моделей фундаментальных взаимодействий являются прецизионные измерения свойств атомов, молекул и твёрдых тел. С помощью таких экспериментов удалось поставить ограничение на электрический дипольный момент электрона, позволяющее установить ограничения на параметры некоторых расширений стандартной модели. Одной из особенностей проведения исследований на таких системах является необходимость в высокоточном теоретическом расчёте коэффициента усиления - величины, связывающей ЭДМ электрона и атома. Основной трудностью при этом становится учёт электронной корреляции. Определить напрямую погрешность данного расчёта невозможно, однако способ оценки есть - используя те же методы расчета электронной структуры вычислить другие свойства исследуемой системы и сравнить с экспериментом.
Зачастую, эти величины интересны и сами по себе, так как содержат информацию о свойствах самой системы и явлениях, в ней происходящих. Одной из них является константа сверхтонкого расщепления. Её можно измерить спектроскопическими методами для ионов, нейтральных атомов и молекул, в результате чего имеется большое количество данных для анализа и интерпретации.
При проведении высокоточных теоретических расчётов сверхтонкой структуры есть несколько нюансов. Для хорошего согласия с экспериментом нужно учитывать распределение заряда и намагниченности по атомному ядру, а также хорошо знать его магнитный момент. Кроме того, в случае нейтральной системы, критически важен учёт корреляции, а для многозарядных ионов заметный вклад вносят эффекты квантовой электродинамики.
Наиболее интересно с практической точки зрения вычисление магнитной аномалии, выражающейся через отношение констант сверхтонкого расщепления и магнитных моментов ядра, делённых на его спин. Если бы её удалось посчитать, то можно было бы узнать магнитные моменты короткоживущих ядер. Однако, эта величина сильно зависит от модели ядра и различий в распределении намагниченности, поэтому на данный момент этот способ не работоспособен. Тем не менее, выход из положения есть - как предложено в статье [8], нужно рассматривать отношение магнитных аномалий для двух различных электронных состояний одного атома. В этом случае неопределённости сокращаются, а отношение аномалий остаётся практически постоянным при различных расчётах. Используя этот факт, можно вычислить аномалию, а с её помощью извлечь искомый магнитный момент.
Кроме того, высокую чувствительность магнитной аномалии к различиям в распределении заряда и намагниченности можно было бы использовать для тестирования ядерных моделей, но это скорее задача для отдалённого будущего, так как задачи ядерных расчётов значительно сложнее электронных.
Подводя итог всему вышесказанному, можно констатировать, что изучение сверхтонкого расщепления и магнитных аномалий представляет значительный экспериментальный и теоретический интерес, и именно этому и посвящена данная работа.
Главный вывод данной работы заключается в том, что расчёты поправки Бора-Вайсскопфа и магнитной аномалии можно успешно проводить с использованием гауссового базиса. В будущем это позволяет проводить вычисления этих величин не только для других атомов и ионов, но и молекул, для которых данные расчёты не производились.
В ближайших планах фигурирует усовершенствование описания ядра, а именно введение фермиевского распределения для электрического заряда и получения распределения намагниченности из решения уравнения Шрёдингера для валентного нуклона в потенциале Саксона-Вудса.
В плане сравнения с экспериментом, наиболее интересно будет вычислять отношение магнитных аномалий для различных электронных состояний изтопов, так как это позволит с достаточной точностью определять магнитные моменты короткоживущих ядер.
В отдалённой перспективе, магнитную аномалию будет возможно использовать для тонкого тестирования моделей ядра на предмет того, на сколько хорошо они воспроизводят различия для распределения намагниченности изотопов.
