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

«Музей языков: Конрад Гесснер и книги-полиглоты XVI века» «Музей языков: Конрад Гесснер и книги-полиглоты XVI века»

Как иезуиты помогли изучению неевропейских языков

N+1
5 мест в Солнечной системе, в которых вам точно стоит побывать. Или хотя бы посмотреть на них 5 мест в Солнечной системе, в которых вам точно стоит побывать. Или хотя бы посмотреть на них

Куда лучше всего отправиться в Солнечной системе?

ТехИнсайдер
Нейробиологи показали, как мозг хранит и редактирует наши воспоминания Нейробиологи показали, как мозг хранит и редактирует наши воспоминания

Механизмы, которые хранят и обновляют воспоминания в мозге

ТехИнсайдер
Как правильно начать день, чтобы не сильно устать к вечеру: 8 важных советов Как правильно начать день, чтобы не сильно устать к вечеру: 8 важных советов

Как повысить продуктивность с самого утра?

Psychologies
Ошибка выжившего: как Москва искажает представление о счастье и бесконечно производит зависть Ошибка выжившего: как Москва искажает представление о счастье и бесконечно производит зависть

Как Москва сделала потребление культом и за сколько счастье можно купить

Правила жизни
ИИ массового поражения: Генри Киссинджер и Эрик Шмидт об угрозах кибервойны ИИ массового поражения: Генри Киссинджер и Эрик Шмидт об угрозах кибервойны

Искусственный интеллект на службе политиков

Forbes
Авторка и докторка: почему важно использовать феминитивы? Авторка и докторка: почему важно использовать феминитивы?

Как лучше сказать, адвокатка или адвокатша? Почему это имеет какое-то значение?

Psychologies
Сладкие двойники Сладкие двойники

Стоит ли заменять сахар на его низкокалорийные аналоги?

Здоровье
Как Максим Как Максим

После событий в Беслане фотография "Русского танка" обошла весь мир

ТехИнсайдер
Веломаршруты по Москве, Подмосковью, Санкт-Петербургу и Ленинградской области Веломаршруты по Москве, Подмосковью, Санкт-Петербургу и Ленинградской области

Где кататься на велосипеде в Москве и Санкт-Петербурге?

СНОБ
Неудобные вопросы гинекологу Неудобные вопросы гинекологу

Самые распространенные проблемы, которые волнуют женщин

Лиза
От длинных ногтей до «кислой мины»: 10 вещей, которые больше всего бесят в нас мужчин От длинных ногтей до «кислой мины»: 10 вещей, которые больше всего бесят в нас мужчин

10 женских манер, которые больше всего выводят мужчин из себя

VOICE
7 неожиданных идей как использовать таблетки для посудомойки в быту 7 неожиданных идей как использовать таблетки для посудомойки в быту

Для чего еще нужны таблетки для посудомойки

Лиза
«Меня надо наказать за эту жизнь»: Джейн Биркин о токсичных отношениях «Меня надо наказать за эту жизнь»: Джейн Биркин о токсичных отношениях

Отрывок из «Дневника обезьянки» — автобиографической книги Джейн Биркин

Forbes
Вопрос дня: всем ли нужно быть лидером? Вопрос дня: всем ли нужно быть лидером?

«Сноб» спросил участников клуба: всем ли нужно быть лидером?

СНОБ
От Моники Геллер до Блэр Уолдорф: культовые кинообразы, которые повлияли на моду От Моники Геллер до Блэр Уолдорф: культовые кинообразы, которые повлияли на моду

Лучшие фэшн-хаки культовых и стильных персонажей

VOICE
Строим автомобиль для ралли-рейда: зачем спорткарам нужен каркас безопасности и каким он должен быть Строим автомобиль для ралли-рейда: зачем спорткарам нужен каркас безопасности и каким он должен быть

Как построить каркас безопасности для спортивных классов N2?

ТехИнсайдер
Раздражение после бритья: от чего возникает и как избежать Раздражение после бритья: от чего возникает и как избежать

Раздражение после бритья — распространенная проблема

РБК
Как топ-менеджер медиахолдинга и дрэг-квин заработали сотни миллионов долларов на козьем молоке Как топ-менеджер медиахолдинга и дрэг-квин заработали сотни миллионов долларов на козьем молоке

«Что можно сделать из козьего молока?», — так началась история Beekman

Inc.
В мире костюмов: секреты стиля Николая Дроздова В мире костюмов: секреты стиля Николая Дроздова

Николай Дроздов — воплощение стиля ученого-полевика

Правила жизни
Неслучайны связи Неслучайны связи

Мы поговорили с создателями трех тревел-проектов о том, как искать «своих»

Seasons of life
Китайская домохозяйка 10 лет писала в Википедии фейковые статьи о России: что это было? Китайская домохозяйка 10 лет писала в Википедии фейковые статьи о России: что это было?

Миллионы китайцев верили в существование серебряного рудника Кашин в России

Psychologies
Каким должен быть современный мужчина: россиянки назвали привлекающее их качество Каким должен быть современный мужчина: россиянки назвали привлекающее их качество

Наиболее популярные качества, которые женщины ценят в мужчинах

Psychologies
История советского контрснайпера: как школьный завхоз уложил 422 фашиста История советского контрснайпера: как школьный завхоз уложил 422 фашиста

Василий Теркин действительно существовал и был одним из лучших контрснайперов

ТехИнсайдер
«Не хлебом единым»: как быстро приготовить вкусный сэндвич «Не хлебом единым»: как быстро приготовить вкусный сэндвич

Наш сегодняшний кулинарный герой — сэндвич

Psychologies
«Все мне должны»: что не так с этой установкой «Все мне должны»: что не так с этой установкой

Почему мы думаем, что нам все должны и причем тут личные границы?

Psychologies
Каждому ребенку по отдельной жилплощади: строим шалаш своими руками Каждому ребенку по отдельной жилплощади: строим шалаш своими руками

Сегодня мы соорудим шалаш за час, чтобы детвора заселилась в этот же день

ТехИнсайдер
Археолог-любитель нашел второй фрагмент редкого меча эпохи викингов Археолог-любитель нашел второй фрагмент редкого меча эпохи викингов

Археолог-любитель обнаружил фрагмент меча эпохи викингов

N+1
Летящие насквозь Летящие насквозь

Каждое мгновение нейтрино триллионами пронзают наши тела

Вокруг света
Баловали, но держали в строгости: как воспитывали будущую королеву Елизавету II Баловали, но держали в строгости: как воспитывали будущую королеву Елизавету II

Детство королевы Елизаветы II было не таким, как у ее сверстников

Вокруг света
Открыть в приложении