Шаро-стержневое представление о молекулах помогает понять их структуру и состав

N+1Наука

Жидкий гелий не помешал вращаться молекуле дейтерия

Физики из пяти стран убедились, что молекула дейтерия не испытывает сопротивления при вращении в жидком гелии. Для этого они следили за динамикой ее ориентации с помощью фотоионизации и измерения энергии образующихся ионов. Исследование опубликовано в Physical Review Letters.

Марат Хамадеев

Junjie Qiang et al. / Physical Review Letters, 2022

Шаро-стержневое представление о молекулах, с помощью которого их часто иллюстрируют, помогает понять их структуру и состав. Однако оно становится неприменимым, если нужно описать вращение молекул с точки зрения квантовой механики. Даже если рассматривать простейшую двухатомную модель в состоянии покоя, ядерная волновая функция будет обладать цилиндрической симметрией, а вероятность встретить ядро в той или иной точки пространства будет напоминать скорее бублик. Частным случаем такого бублика можно назвать квантовое гало, которое образует димер гелия.

Вращение же молекул и их отдельных частей вокруг центра масс квантуется, то есть описывается с помощью дискретного набора вращательных квантовых чисел и соответствующих состояний. Более того, квантовая механика разрешает суперпозицию таких состояний. Если попытаться измерять ориентацию молекулы, находящуюся в состоянии с определенным вращательным числом, все ее направления будут равновероятны. В состоянии же суперпозиции ориентация молекулы будет подвержена квантовой интерференции. Это можно интерпретировать как периодическое возникающее выравнивание, которое со временем пропадает под действием потери когерентности, вызванной взаимодействием с окружением либо с ядерными спинами.

Из этого следует, что чем плотнее среда, тем быстрее там пропадают осцилляции выравнивания. Действительно, в разреженном газе молекулам проще вращаться, чем в плотном газе, и уж тем более чем в жидкостях. Однако в жидком гелии ситуация несколько иная: вращение молекул OCS, CS2 и I2происходит в нем в несколько раз медленнее, чем в газе, однако в остальном оба случая похожи. В литературе встречаются аргументы в пользу того, что очень легкие молекулы, например, молекула водорода, должны вращаться в жидком гелии, вообще не встречая сопротивления, однако до недавнего времени этого никто не проверял.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Заряженные капли отказались разбрызгиваться при ударе о твердую поверхность Заряженные капли отказались разбрызгиваться при ударе о твердую поверхность

Электричество вокруг заряженной капли предотвращает ее разбрызгивание

N+1
Как выбрать внешний аккумулятор для смартфона: шпаргалка от CHIP Как выбрать внешний аккумулятор для смартфона: шпаргалка от CHIP

Как выбрать пауэрбанк, чтобы его хватало всем вашим устройствам?

CHIP
1647-летний можжевельник из Финляндии назвали старейшим древесным растением тундры и Европы 1647-летний можжевельник из Финляндии назвали старейшим древесным растением тундры и Европы

Старейший можжевельник из Финляндии рос с 260 по 1906 год

N+1
7 необычных локаций Санкт-Петербурга для тех, кто хорошо знает город на Неве 7 необычных локаций Санкт-Петербурга для тех, кто хорошо знает город на Неве

В Петербурге столько достопримечательностей, что можно ходить по нему бесконечно

Вокруг света
Ученые говорят, что наши мышцы стареют не так быстро, как нам кажется Ученые говорят, что наши мышцы стареют не так быстро, как нам кажется

У пожилых людей мышечные повреждения после спортивных нагрузок не так серьезны

ТехИнсайдер
Премьер-министр «русского Тайваня» Премьер-министр «русского Тайваня»

Александр Кривошеин — один из лучших представителей царского чиновного корпуса

Наука
Евросоюз сделает USB-C обязательным разъемом в гаджетах Евросоюз сделает USB-C обязательным разъемом в гаджетах

С осени 2024 года любой проводной гаджет должен будет оснащаться портом USB-C

N+1
Как попасть на другую планету, не выезжая из России: краткий путеводитель по Богдинско-Баскунчакскому заповеднику Как попасть на другую планету, не выезжая из России: краткий путеводитель по Богдинско-Баскунчакскому заповеднику

Это удивительное место находится в Астраханской области

Вокруг света
«Кокуйский патриарх» «Кокуйский патриарх»

Подьячий Никита Зотов — самая противоречивая фигура в окружении царевича Петра

Дилетант
«Золото или жизнь»: краткая история пиратства «Золото или жизнь»: краткая история пиратства

Пиратство можно назвать одной из древнейших «профессий»

Вокруг света
Любовь Аркус Любовь Аркус

Киновед Любовь Аркус сняла эпичный докфильм об актрисе Алле Демидовой

Собака.ru
NASA выбрало место высадки для венерианского атмосферного зонда DAVINCI NASA выбрало место высадки для венерианского атмосферного зонда DAVINCI

Как будет проведено исследование атмосферы и поверхности Венеры

N+1
Топ-15 инноваций, которые изменят мир микроэлектроники Топ-15 инноваций, которые изменят мир микроэлектроники

Топ-15 инноваций, которые изменят мир микроэлектроники

РБК
Сохранить до весны Сохранить до весны

Как производители овощей решают проблемы с поставками оборудования для хранилищ

Агроинвестор
Дочкино кино Дочкино кино

Зинаида Пронченко о Джейн Биркин в фильме Шарлотты Генсбур

Weekend
Какие бывают пищевые добавки, и стоит ли их бояться Какие бывают пищевые добавки, и стоит ли их бояться

Стоит ли избегать продуктов с «Е» в составе?

ТехИнсайдер
Трюковые самокаты: как выбрать подходящую модель Трюковые самокаты: как выбрать подходящую модель

Трюковой самокат — это особый вид, сделанный специально для выполнения трюков

ТехИнсайдер
Дети научат искусственный интеллект учиться Дети научат искусственный интеллект учиться

Дети часто обучаются на единственном примере. ИИ пока такое обучение недоступно

ТехИнсайдер
9 серьезных катастроф, случившихся по вине конструкторов: самые страшные события в истории 9 серьезных катастроф, случившихся по вине конструкторов: самые страшные события в истории

Человечество ошибается – и делает это отнюдь не редко

ТехИнсайдер
Физики создали активную среду для непрерывного материальноволнового лазера Физики создали активную среду для непрерывного материальноволнового лазера

Установка, в которой происходит непрерывная поддержка конденсата Бозе-Эйнштейна

N+1
«Я могла бы быть плюс 32 кг»: Ляйсан Утяшева раскрыла секрет борьбы с лишним весом «Я могла бы быть плюс 32 кг»: Ляйсан Утяшева раскрыла секрет борьбы с лишним весом

Ляйсан Утяшева призналась, что склонна к полноте

VOICE
Как китайские госкомпании создают успешные автомобильные премиум-бренды и трансформируются в IT-сервисы Как китайские госкомпании создают успешные автомобильные премиум-бренды и трансформируются в IT-сервисы

В Поднебесной научились выпускать качественные и технически совершенные авто

Правила жизни
На квасе или на кефире? А может быть на пиве? 5 беспроигрышных рецептов окрошки На квасе или на кефире? А может быть на пиве? 5 беспроигрышных рецептов окрошки

Окрошка — блюдо для полета фантазии

ТехИнсайдер
Не растениями едиными: как люди используют животных в медицине Не растениями едиными: как люди используют животных в медицине

Словосочетание «лекарственные животные» порой вызывает недоумение

Вокруг света
Восстания Разина и Пугачева: какими были истинные причины Крестьянских войн и кто за ними стоял Восстания Разина и Пугачева: какими были истинные причины Крестьянских войн и кто за ними стоял

Если Стенька Разин был казаком и разбойником, то Пугачев был преступником

ТехИнсайдер
На отдых На отдых

Море, горы и свежая рыба: топ-7 направлений для путешествия на несколько дней

Караван историй
«Клин клином»: 7 признаков, что вы влюбились, чтобы забыться «Клин клином»: 7 признаков, что вы влюбились, чтобы забыться

Часто попытки смягчить душевную боль подталкивают нас к созданию новых отношений

Psychologies
Как ведьмы стали женщинами Как ведьмы стали женщинами

Как в ведьмах видели угрозу государству, церкви и капитализму

Weekend
От балета до полдэнса От балета до полдэнса

Танцы помогают прийти в форму и благоприятно влияют на ментальное здоровье

Здоровье
Упрощенная Granta и еще 12 самых дешевых машин в России. Список и цены Упрощенная Granta и еще 12 самых дешевых машин в России. Список и цены

Сколько стоят самые доступные автомобили, которые можно купить прямо сейчас

РБК
Открыть в приложении