Nuclear magnetic quadrupole moments (MQMs), such as intrinsic electric dipole moments of elementary particles, violate both parity and time-reversal symmetry and, therefore, probe physics beyond the standard model. We report on accurate relativistic coupled cluster calculations of the nuclear MQM interaction constants in BaF, YbF, BaOH, and YbOH. We elaborate on estimates of the uncertainty of our results. The implications of experiments searching for nonzero nuclear MQMs are discussed.

1.
A. D.
Sakharov
,
JETP Lett.
5
,
24
(
1967
).
2.
The ACME Collaboration
,
V.
Andreev
,
D. G.
Ang
,
D.
DeMille
,
J. M.
Doyle
,
G.
Gabrielse
,
J.
Haefner
,
N. R.
Hutzler
,
Z.
Lasner
,
C.
Meisenhelder
,
B. R.
O’Leary
,
C. D.
Panda
,
A. D.
West
,
E. P.
West
, and
X.
Wu
,
Nature
562
,
355
(
2018
).
3.
J. M.
Pendlebury
,
S.
Afach
,
N. J.
Ayres
,
C. A.
Baker
,
G.
Ban
,
G.
Bison
,
K.
Bodek
,
M.
Burghoff
,
P.
Geltenbort
,
K.
Green
,
W. C.
Griffith
,
M.
van der Grinten
,
Z. D.
Grujić
,
P. G.
Harris
,
V.
Hélaine
,
P.
Iaydjiev
,
S. N.
Ivanov
,
M.
Kasprzak
,
Y.
Kermaidic
,
K.
Kirch
,
H.-C.
Koch
,
S.
Komposch
,
A.
Kozela
,
J.
Krempel
,
B.
Lauss
,
T.
Lefort
,
Y.
Lemière
,
D. J. R.
May
,
M.
Musgrave
,
O.
Naviliat-Cuncic
,
F. M.
Piegsa
,
G.
Pignol
,
P. N.
Prashanth
,
G.
Quéméner
,
M.
Rawlik
,
D.
Rebreyend
,
J. D.
Richardson
,
D.
Ries
,
S.
Roccia
,
D.
Rozpedzik
,
A.
Schnabel
,
P.
Schmidt-Wellenburg
,
N.
Severijns
,
D.
Shiers
,
J. A.
Thorne
,
A.
Weis
,
O. J.
Winston
,
E.
Wursten
,
J.
Zejma
, and
G.
Zsigmond
,
Phys. Rev. D
92
,
092003
(
2015
).
4.
C.-P.
Liu
,
J.
de Vries
,
E.
Mereghetti
,
R.
Timmermans
, and
U.
van Kolck
,
Phys. Lett. B
713
,
447
(
2012
).
5.
O.
Sushkov
,
V.
Flambaum
, and
I.
Khriplovich
,
Z. Eksp. Teor. Fiz.
87
,
1521
(
1984
).
6.
J.
Ginges
and
V. V.
Flambaum
,
Phys. Rep.
397
,
63
(
2004
).
7.
J.
de Vries
,
E.
Mereghetti
,
R.
Timmermans
, and
U.
van Kolck
,
Ann. Phys.
338
,
50
(
2013
).
8.
I.
Kozyryev
and
N. R.
Hutzler
,
Phys. Rev. Lett.
119
,
133002
(
2017
).
9.
M.
Denis
,
P. A. B.
Haase
,
R. G. E.
Timmermans
,
E.
Eliav
,
N. R.
Hutzler
, and
A.
Borschevsky
,
Phys. Rev. A
99
,
042512
(
2019
).
10.
T. A.
Isaev
,
A. V.
Zaitsevskii
, and
E.
Eliav
,
J. Phys. B: At., Mol. Opt. Phys.
50
,
225101
(
2017
).
11.
M. G.
Kozlov
and
L. N.
Labzowsky
,
J. Phys. B: At., Mol. Opt. Phys.
28
,
1933
(
1995
).
12.
H. M.
Quiney
,
H.
Skaane
, and
I. P.
Grant
,
J. Phys. B: At., Mol. Opt. Phys.
31
,
L85
(
1998
).
13.
A. V.
Titov
,
N. S.
Mosyagin
, and
V. F.
Ezhov
,
Phys. Rev. Lett.
77
,
5346
(
1996
).
14.
D. E.
Maison
,
L. V.
Skripnikov
, and
V. V.
Flambaum
,
Phys. Rev. A
100
,
032514
(
2019
).
15.
L. V.
Skripnikov
,
A. V.
Titov
, and
V. V.
Flambaum
,
Phys. Rev. A
95
,
022512
(
2017
).
16.
H. D.
Cohen
,
J. Chem. Phys.
43
,
3558
(
1965
).
17.
J. A.
Pople
,
J. W.
McIver
, and
N. S.
Ostlund
,
J. Chem. Phys.
49
,
2960
(
1968
).
18.
H. J.
Monkhorst
,
Int. J. Quantum Chem.
12
,
421
(
1977
).
19.
DIRAC, a relativistic ab initio electronic structure program, Release DIRAC17,
2017
, written by
L.
Visscher
,
H. J. Aa.
Jensen
,
R.
Bast
, and
T.
Saue
, with contributions from
V.
Bakken
,
K. G.
Dyall
,
S.
Dubillard
,
U.
Ekström
,
E.
Eliav
,
T.
Enevoldsen
,
E.
Faßhauer
,
T.
Fleig
,
O.
Fossgaard
,
A. S. P.
Gomes
,
E. D.
Hedegård
,
T.
Helgaker
,
J.
Henriksson
,
M.
Iliaš
,
Ch. R.
Jacob
,
S.
Knecht
,
S.
Komorovský
,
O.
Kullie
,
J. K.
Lærdahl
,
C. V.
Larsen
,
Y. S.
Lee
,
H. S.
Nataraj
,
M. K.
Nayak
,
P.
Norman
,
G.
Olejniczak
,
J.
Olsen
,
J. M. H.
Olsen
,
Y. C.
Park
,
J. K.
Pedersen
,
M.
Pernpointner
,
R.
di Remigio
,
K.
Ruud
,
P.
Sałek
,
B.
Schimmelpfennig
,
A.
Shee
,
J.
Sikkema
,
A. J.
Thorvaldsen
,
J.
Thyssen
,
J.
van Stralen
,
S.
Villaume
,
O.
Visser
,
T.
Winther
, and
S.
Yamamoto
, see http://www.diracprogram.org.
20.
L.
Knight
, Jr.
,
W.
Easley
,
W.
Weltner
, Jr.
, and
M.
Wilson
,
J. Chem. Phys.
54
,
322
(
1971
).
21.
S.
Kinsey-Nielsen
,
C. R.
Brazier
, and
P. F.
Bernath
,
J. Chem. Phys.
84
,
698
(
1986
).
22.
R. F.
Barrow
and
A.
Chojnicki
,
J. Chem. Soc., Faraday Trans. 2
71
,
728
(
1975
).
23.
S.
Brutti
,
T.
Terai
,
M.
Yamawaki
,
M.
Yasumoto
,
G.
Balducci
,
G.
Gigli
, and
A.
Ciccioli
,
Rapid Commun. Mass Spectrom.
19
,
2251
(
2005
).
24.
L.
Visscher
,
T.
Lee
, and
K. G.
Dyall
,
J. Chem. Phys.
105
,
8769
(
1996
).
25.
L.
Visscher
,
E.
Eliav
, and
U.
Kaldor
,
J. Chem. Phys.
115
,
9720
(
2001
).
26.
C.
Møller
and
M. S.
Plesset
,
Phys. Rev.
46
,
618
(
1934
).
27.
K. G.
Dyall
,
J. Chem. Phys. A
113
,
12638
(
2009
).
28.
A. S. P.
Gomes
,
K. G.
Dyall
, and
L.
Visscher
,
Theor. Chem. Acc.
127
,
369
(
2010
).
29.
K. G.
Dyall
,
Theor. Chem. Acc.
135
,
128
(
2016
).
30.
T.
Helgaker
,
W.
Klopper
,
H.
Koch
, and
J.
Noga
,
J. Chem. Phys.
106
,
9639
(
1997
).
32.
L.
Visscher
,
Relativity and Electron Correlation in Chemistry
(
Rijksuniversiteit Groningen
,
1993
).
33.
K.
Raghavachari
,
G. W.
Trucks
,
J. A.
Pople
, and
M.
Head-Gordon
,
Chem. Phys. Lett.
157
,
479
(
1989
).
34.
M. J. O.
Deegan
and
P. J.
Knowles
,
Chem. Phys. Lett.
227
,
321
(
1994
).
35.
M.
Urban
,
J.
Noga
,
S. J.
Cole
, and
R. J.
Bartlett
,
J. Chem. Phys.
83
,
4041
(
1985
).
36.
M.
Abe
,
G.
Gopakumar
,
M.
Hada
,
B. P.
Das
,
H.
Tatewaki
, and
D.
Mukherjee
,
Phys. Rev. A
90
,
022501
(
2014
).
37.
E.
Eliav
,
A.
Borschevsky
, and
U.
Kaldor
, “
High-accuracy relativistic coupled-cluster calculations for the heaviest elements
,” in
Handbook of Relativistic Quantum Chemistry
, edited by
W.
Liu
(
Springer-Verlag
,
Berlin, Heidelberg
,
2017
), pp.
819
849
.
38.
Y.
Hao
,
M.
Iliaš
,
E.
Eliav
,
P.
Schwerdtfeger
,
V. V.
Flambaum
, and
A.
Borschevsky
,
Phys. Rev. A
98
,
032510
(
2018
).
39.
V. V.
Flambaum
,
D.
DeMille
,
M. G.
Kozlov
, and
N.
Haven
,
Phys. Rev. Lett.
113
,
103003
(
2014
).
40.
B. G. C.
Lackenby
and
V. V.
Flambaum
,
Phys. Rev. D
98
,
115019
(
2018
).
41.
N.
Stone
, INDC (NDS)-0658,
2014
.
42.
M.
Anderson
,
M.
Allen
,
W.
Barcaly
, Jr.
, and
L.
Ziurys
,
Chem. Phys. Lett.
205
,
415
(
1993
).
43.
T. C.
Steimle
,
T.
Ma
, and
C.
Linton
,
J. Chem. Phys.
137
,
109901
(
2012
).
44.
H.
Wang
,
A. T.
Le
,
T. C.
Steimle
,
E. A. C.
Koskelo
,
G.
Aufderheide
,
R.
Mawhorter
, and
J.-U.
Grabow
,
Phys. Rev. A
100
,
022516
(
2019
).
45.
K.
Wendt
,
S. A.
Ahmad
,
F.
Buchinger
,
A. C.
Mueller
,
R.
Neugart
, and
E. W.
Otten
,
Z. Phys. A: At. Nucl.
318
,
125
(
1984
).
46.
A.
Zehnder
,
F.
Boehm
,
W.
Dey
,
R.
Engfer
,
H.
Walter
, and
J.
Vuilleumier
,
Nucl. Phys. A
254
,
315
(
1975
).
47.
C.
Ryzlewicz
,
H.-U.
Schütze-Pahlmann
,
J.
Hoeft
, and
T.
Törring
,
Chem. Phys.
71
,
389
(
1982
).
48.
W. B.
Cairncross
,
D. N.
Gresh
,
M.
Grau
,
K. C.
Cossel
,
T. S.
Roussy
,
Y.
Ni
,
Y.
Zhou
,
J.
Ye
, and
E. A.
Cornell
,
Phys. Rev. Lett.
119
,
153001
(
2017
).
49.
J. J.
Hudson
,
D. M.
Kara
,
I. J.
Smallman
,
B. E.
Sauer
,
M. R.
Tarbutt
, and
E. A.
Hinds
,
Nature
473
,
493
(
2011
).
50.
L. V.
Skripnikov
,
A. N.
Petrov
,
N. S.
Mosyagin
,
A. V.
Titov
, and
V. V.
Flambaum
,
Phys. Rev. A
92
,
012521
(
2015
).
51.
J.
Baron
,
W. C.
Campbell
,
D.
DeMille
,
J. M.
Doyle
,
G.
Gabrielse
,
Y. V.
Gurevich
,
P. W.
Hess
,
N. R.
Hutzler
,
E.
Kirilov
,
I.
Kozyryev
,
B. R.
O’Leary
,
C. D.
Panda
,
M. F.
Parsons
,
B.
Spaun
,
A. C.
Vutha
,
A. D.
West
, and
E. P.
West
,
New J. Phys.
19
,
073029
(
2017
).
52.
V. F.
Dmitriev
,
I. B.
Khriplovich
, and
V. B.
Telitsin
,
Phys. Rev. C
50
,
2358
(
1994
); arXiv:9405016v1 [arXiv:nucl-th].
53.
V. V.
Flambaum
,
Phys. Lett. B
320
,
211
(
1994
).
54.
I. B.
Khriplovich
and
S. K.
Lamoreaux
,
CP Violation Without Strangeness
(
Springer-Verlag
,
Berlin, Heidelberg
,
1997
).
55.
P.
Möller
,
A. J.
Sierk
,
T.
Ichikawa
, and
H.
Sagawa
,
At. Data Nucl. Data Tables
109-110
,
1
(
2016
); arXiv:9308022 [nucl-th].
56.
J.
Engel
,
M. J.
Ramsey-Musolf
, and
U.
van Kolck
,
Prog. Part. Nucl. Phys.
71
,
21
(
2013
).
57.
B.
Graner
,
Y.
Chen
,
E. G.
Lindahl
, and
B. R.
Heckel
,
Phys. Rev. Lett.
116
,
161601
(
2016
).
58.
D.
Cho
,
K.
Sangster
, and
E. A.
Hinds
,
Phys. Rev. A
44
,
2783
(
1991
).
59.
E. B.
Norrgard
,
E. R.
Edwards
,
D. J.
McCarron
,
M. H.
Steinecker
,
D.
DeMille
,
S. S.
Alam
,
S. K.
Peck
,
N. S.
Wadia
, and
L. R.
Hunter
,
Phys. Rev. A
95
,
062506
(
2017
).
60.
R. H.
Parker
,
M. R.
Dietrich
,
M. R.
Kalita
,
N. D.
Lemke
,
K. G.
Bailey
,
M.
Bishof
,
J. P.
Greene
,
R. J.
Holt
,
W.
Korsch
,
Z.-T.
Lu
,
P.
Mueller
,
T. P.
O’Connor
, and
J. T.
Singh
,
Phys. Rev. Lett.
114
,
233002
(
2015
).
61.
M.
Bishof
,
R. H.
Parker
,
K. G.
Bailey
,
J. P.
Greene
,
R. J.
Holt
,
M. R.
Kalita
,
W.
Korsch
,
N. D.
Lemke
,
Z.-T.
Lu
,
P.
Mueller
,
T. P.
O’Connor
,
J. T.
Singh
, and
M. R.
Dietrich
,
Phys. Rev. C
94
,
025501
(
2016
).
62.
F.
Allmendinger
,
I.
Engin
,
W.
Heil
,
S.
Karpuk
,
H.-J.
Krause
,
B.
Niederländer
,
A.
Offenhäusser
,
M.
Repetto
,
U.
Schmidt
, and
S.
Zimmer
,
Phys. Rev. A
100
,
022505
(
2019
).
63.
N.
Sachdeva
,
I.
Fan
,
E.
Babcock
,
M.
Burghoff
,
T. E.
Chupp
,
S.
Degenkolb
,
P.
Fierlinger
,
S.
Haude
,
E.
Kraegeloh
,
W.
Kilian
,
S.
Knappe-Grüneberg
,
F.
Kuchler
,
T.
Liu
,
M.
Marino
,
J.
Meinel
,
K.
Rolfs
,
Z.
Salhi
,
A.
Schnabel
,
J. T.
Singh
,
S.
Stuiber
,
W. A.
Terrano
,
L.
Trahms
, and
J.
Voigt
,
Phys. Rev. Lett.
123
,
143003
(
2019
).
64.
E. R.
Tardiff
,
J. A.
Behr
,
T. E.
Chupp
,
K.
Gulyuz
,
R. S.
Lefferts
,
W.
Lorenzon
,
S. R.
Nuss-Warren
,
M. R.
Pearson
,
N.
Pietralla
,
G.
Rainovski
,
J. F.
Sell
, and
G. D.
Sprouse
,
Phys. Rev. C
77
,
052501
(
2008
).
65.
T.
Chupp
and
M.
Ramsey-Musolf
,
Phys. Rev. C
91
,
035502
(
2015
).
66.
V. V.
Flambaum
,
Phys. Rev. C
99
,
035501
(
2019
).
You do not currently have access to this content.