Development of accurate relativistic coupled cluster methods for simulating atomic clocks

Výzva	Štipendiá pre excelentných výskumníkov a výskumníčky R2-R4
Hlavný riešiteľ	Achintya Kumar Dutta
Prijímateľ	Univerzita Komenského v Bratislave
Celkový rozpočet	137 196,75 €
Príspevok poskytovateľa	137 196,75 €
Zdroj financovania	Plán obnovy a odolnosti
Začiatok realizácie	január 2025
Koniec realizácie	marec 2026
Kategória výskumníka	R3
Vedná oblasť	Fyzikálne, technické vedy a matematika

Anotácia

Atómové hodiny sú v súčasnom svete mimoriadne dôležité. Hrajú kľúčovú úlohu v geonavigácii a vesmírnom výskumu. Napriek ich presnosti, v rôznych podmienkach prostredia dochádza vonkajším rušivým efektom, ktoré spôsobujú „frekvenčné posuny“, čo má za následok chyby na časovej osi. Pre široko používané prvé Cs hodiny sa táto neurčitosť pohybuje okolo 10-16 a menej ako 10-18 pre relatívne moderné optické hodiny. Aktívnou oblasťou výskumu je snaha o vývoj atómových hodín, ktoré sú prenosné a zároveň presné. Výber vhodného kandidáta si však vyžaduje obsiahly experimentálny aj teoretický výskum. Pre dosiahnutie presnej teoretickej simulácie kandidátskych systémov je potrebné použiť robustné mnohočasticové metódy, ktoré dokážu s vysokou presnosťou zahrnúť tak relativistické ako aj efekty elektrónovej korelácie. Relativistická teória spriahnutých klastrov (CC) dokáže splniť obe kritériá. Bežne používaný relativistický CC prístup so zahrnutím mono- a bi-excitácií s aproximatívnym zahrnutím triexcitácií –CCSD(T)– nazývaný aj „zlatý štandard“ kvantovej chémie však nedokáže poskytnúť požadovanú presnosť pre simuláciu atómových hodín. Súčasne, výpočtové náklady CC metód vyššieho poriadku zároveň zabraňujú ich využitiu pre akýkoľvek realistický výpočet. V tomto projekte navrhujeme vývoj efektívnej relativistickej CC metódy vyššieho poriadku pre základné a excitované stavy založenú na prirodzených spinoroch a využitie týchto prístupov pre simuláciu optických atómových hodín.