Эффекты общей теории относительности в прецизионных спиновых экспериментах по проверке фундаментальных симметрий

Abstract

Одной из наиболее актуальных проблем современной физики является поиск P- и CP(T)-неинвариантных электрических дипольных моментов (ЭДМ) атомов, частиц и ядер с чувствительностью вплоть до 10−15 по отношению к магнитным моментам, разрешённым всеми дискретными симметриями. Согласно Сахарову CP-несохранение является одним из трёх ключевых критериев бариогенезиса в общепринятой парадигме космологии Большого взрыва. Все три критерия поддерживаются Стандартной моделью (СМ), но она не в состоянии описать количественно наблюдаемую барионную асимметрию Вселенной, что является сильным аргументом в пользу существования механизмов нарушения CP-инвариантности вне минимальной СМ, которые могут приводить к измеримым ЭДМ атомов, частиц и ядер. Поиски ЭДМ по вращению спина в электрических полях ведутся сегодня во многих лабораториях мира. Для заряженных частиц и ядер прямые поиски ЭДМ возможны только в накопительных кольцах (COSY, NICA). После успешных работ коллаборации JEDI на синхротроне COSY на повестке дня — поиск ЭДМ протонов с чувствительностью dp∼10−29 e см в электростатическом накопителе cо спином протонов, замороженным при магической энергии. Прологом к такому специализированному накопителю, который может стать частью исследований в ЦЕРН по физике вне программы Большого адронного коллайдера, предлагается проект накопителя-прототипа PTR. После краткого введения в физику CP-несохранения и бариогенезиса дано развёрнутое обсуждение численно существенных вкладов как гравитации Земли, так и новых эффектов вращения Земли в динамику спина в сверхчувствительных поисках ЭДМ как заряженных частиц, так и нейтронов. Примечательно, что при предельно достижимой чувствительности к ЭДМ протона эти имитирующие ЭДМ эффекты могут на один-два порядка превысить сигнал ЭДМ протона и стать сопоставимыми с вкладом ЭДМ в экспериментах с ультрахолодными нейтронами. Обсуждаются также роль прецессирующего спина как детектора аксионоподобной тёмной материи и приложения квантовых гравитационных аномалий к гидродинамике плотного вещества и спиновым явлениям в нецентральных ядерных столкновениях.