利用光阱中的不对称陀螺分子探测$P,T$对称性破坏

寻找$P,T$破坏的电磁矩是超越标准模型物理最灵敏的探针之一。超越当前极限将受益于在低电场下具有完全可控取向、长相干时间和可激光冷却的分子——所有这些都由不对称陀螺分子(ATMs)提供。利用ATM中固有的转动$K$双重态以及由$C_{2v}$对称性和核自旋统计提供的相关长寿命($T_1 \gtrsim 10$ s)宇称双重态，这些物种在适度的实验室场中结合了大的电极化率和长相干时间。我们研究了碱土(类)单酰胺，$\mathcal{M}$--NH$_2$($\mathcal{M}$ = Ca, Sr, Ba, Yb, Ra)，它们具有有利于激光冷却的电子结构。我们进行了精细和超精细常数的\textit{从头算}计算，确定了相对论效应在自旋-转动张量中的重要性。然后，一个有效哈密顿量对振动基态的转动和超精细结构进行建模，量化电子电偶极矩(EDM)灵敏度并确定可行的测量方案。我们计算了外部场的影响，并确定了工程时钟跃迁，这些跃迁抑制了对外部扰动的敏感性，同时保持强的EDM灵敏度，并表征了在光阱中抵消差分光移的幻零捕获条件。在这些条件下，我们预测统计电子EDM灵敏度比当前最佳实验极限高出一个数量级以上，并且可以通过增加分子数和相干时间获得进一步的增益。我们的结果确立了不对称陀螺分子作为具有长相干时间的灵敏对称性破坏测量的可调平台。