1. Исследования на молекулярных и атомных пучках. Экспериментальной базой этих исследований является уникальный газодинамический источник молекулярных и атомных пучков. (I) Для исследования основных параметров молекулярных и атомных пучков создан времяпролетный спектрометр молекулярных пучков (II). Основой экспериментальной программы исследований является эксперимент по поиску нарушения Р-и Т-инвариантности в молекуле TlF. Разработана новая методика эксперимента, позволяющая устранить основные ложные эффекты и существенно увеличить точность эксперимента (III).

2. Исследование эффектов нарушения Р-четности на ячейках с парами оптически накаченных поляризованных атомов. Основным экспериментом является измерение ядерного анапольного момента атома калия-41 (IV).

3. Исследования с холодными атомами водорода в магнитных ловушках (V).

   Изучение проявлений слабых взаимодействий в атомной и молекулярной физике требует как постановки прецизионных экспериментов, так и проведения высокоточных атомных и молекулярных расчетов. Поэтому в лаборатории наряду с созданием экспериментальной базы для исследований с атомами и молекулами развиваются новые теоретические подходы для увеличения точности расчетов.

1. Несохранение пространственной четности и T-инвариантности в молекулах.
   

   Известно, что тяжелые полярные двухатомные молекулы являются усилителями эффектов несохранения четности. Наибольший интерес представляет усиление электрического дипольного момента (ЭДМ) электрона в молекулах с неспаренным электроном, таких как PbF, HgF и YbF. В 1985 году был выполнен первый полуэмпирический расчет для молекул HgF и BaF. В дальнейшем этот же метод был применен и для расчета молекулы YbF. В настоящее время имеется несколько расчетов проведенных разными методами и разными группами. Все эти результаты находятся в хорошем согласии друг с другом. Это позволяет утверждать, что молекулярные коэффициенты усиления ЭДМ электрона известны с достаточной точностью. (IV)

2. Несохранение T-инвариантности в атомах.

   Экспериментальное изучение несохранения T-инвариантности без одновременного нарушения пространственной четности существенно отстает от изучения Р,Т-нечетных эффектов. Показано, что перспективным способом изучения таких эффектов может стать наблюдение зависимости показателя преломления от направления электрического поля. (V)

3. Теория атома.

   В современной физике атомы и молекулы часто служат инструментами для изучения фундаментальных взаимодействий. При этом возникает необходимость проводить высокоточные расчеты различных атомных и молекулярных свойств. Это требует развития теории конечных многоэлектронных систем. За последние годы удалось существенно продвинуться в теории и вплотную подойти к точности расчетов, которая необходима для проверки стандартной модели на уровне радиационных поправок. (VI)

4. Развитие метода Обобщенного релятивисткого эффективного потенциала остова.

   В ПИЯФ разработана "двух-шаговая'' техника расчета молекул: сначала - расчёт электронной структуры в валентной области молекулы методом псевдопотенциала (точнее, Релятивистского Эффективного Потенциала Остова или РЭПО) со сглаженными в остове орбиталями (спинорами), а затем - невариационное восстановление правильного поведения спиноров в остовных областях тяжёлых атомов в молекуле. В настоящее время основные усилия группы направлены на преодоление серьёзного недостатка - ограниченной точности, присущего как используемым в научной литературе вариантам метода РЭПО (со сглаженными в остове орбиталями), так и методу невариационного восстановления. Это обстоятельство стимулировало развитие прецизионного варианта РЭПО (Обобщенный РЭПО или ОРЭПО) и вариационного метода релятивистского одноцентрового восстановления частей биспиноров, находящихся внутри некоторой сферы, ограничивающей остов тяжёлого элемента. (VIII, IX)