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

«Розовый. История цвета» «Розовый. История цвета»

Как розовый цвет получали в Средневековье

N+1
Оранжевая луна Сатурна Оранжевая луна Сатурна

Мир, где оранжевый туман размывает очертания смуглых гор цвета горького шоколада

Наука и жизнь
Низкомолекулярный оральный агонист ГПП-1 помог снизить массу тела Низкомолекулярный оральный агонист ГПП-1 помог снизить массу тела

ГПП-1 помог снизить массу тела при ожирении без сахарного диабета

N+1
9 безобидных бытовых привычек, которые опустошают твой кошелек 9 безобидных бытовых привычек, которые опустошают твой кошелек

Чтобы сэкономить семейный бюджет, пересмотри свои действия

Лиза
Что такое «сухой запой» и что не так с решением жить в трезвости Что такое «сухой запой» и что не так с решением жить в трезвости

Что такое «сухой запой», почему так происходит и как спастись

Maxim
Как возобновить отношения с бывшим партнером (и стоит ли)? Как возобновить отношения с бывшим партнером (и стоит ли)?

Стоит ли пытаться вернуть бывшего партнера?

Psychologies
Как распознать мошенников в стоматологии Как распознать мошенников в стоматологии

Возможно, в клинике, к которой ты присматриваешься, не стоит лечить зубы

Лиза
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
Диета при панкреатите: что можно и нельзя есть. Советы экспертов Диета при панкреатите: что можно и нельзя есть. Советы экспертов

Какие ограничения панкреатит накладывает на привычный рацион?

РБК
20 легендарных мультфильмов для всех возрастов, которые должен посмотреть каждый хоть раз в жизни 20 легендарных мультфильмов для всех возрастов, которые должен посмотреть каждый хоть раз в жизни

Эти анимационные фильмы могут поднять настроение не только детям

Правила жизни
Одна вокруг света: новая страна и ночь в полицейском участке Одна вокруг света: новая страна и ночь в полицейском участке

172-я серия о кругосветном путешествии москвички Ирины Сидоренко: Перу

Forbes
Противоядие против старения: как работает рапамицин Противоядие против старения: как работает рапамицин

Потрясающий рассказ о настоящей науке и старении

Вокруг света
Как брендам выстраивать коммуникацию с клиентом: мнение эксперта Как брендам выстраивать коммуникацию с клиентом: мнение эксперта

Архетипы, нейромаркетинг и инновационные технологии в рекламе

РБК
KF51 Panther: современный танк на базе военных машин Холодной войны KF51 Panther: современный танк на базе военных машин Холодной войны

Концепт основного боевого танка нового поколения KF51 Panther

ТехИнсайдер
Исследование: половое воспитание помогает детям избежать насилия и получить помощь Исследование: половое воспитание помогает детям избежать насилия и получить помощь

Знания о сексуальном здоровье помогают избегать опасных ситуаций

Forbes
Американские генетики обнаружили признаки второй вспышки обезьяньей оспы Американские генетики обнаружили признаки второй вспышки обезьяньей оспы

Несколько отсеквенированных вирусных геномов образовали независимый кластер

N+1
Работа над ошибками Работа над ошибками

Как избежать досадных промахов при ремонте

Лиза
Найден способ стать хорошим человеком Найден способ стать хорошим человеком

Можно ли заметно улучшить свои человеческие качества?

Psychologies
Африканские автомобили, о которых вы скорее всего не слышали Африканские автомобили, о которых вы скорее всего не слышали

Мало кто знает, что в Африке тоже есть автомобилестроение

ТехИнсайдер
«Цифры не лгут»: как ограничение абортов вредит экономике и отбрасывает нас в прошлое «Цифры не лгут»: как ограничение абортов вредит экономике и отбрасывает нас в прошлое

Как контроль над репродуктивным здоровьем связан с экономикой?

Forbes
И стала Россия империей… И стала Россия империей…

Итогом Северной войны стало перерождение России в империю

Дилетант
Как создать невероятно привлекательный образ? Три главных модных секрета Кейт Миддлтон раскрыла эксперт Как создать невероятно привлекательный образ? Три главных модных секрета Кейт Миддлтон раскрыла эксперт

Как создавать такие же невероятные образы, как и Кейт Миддлтон?

VOICE
Срединный путь Срединный путь

Основательница ювелирного бренда — что меняется, когда твоя команда вырастает?

Seasons of life
Счастливые молодожены: опубликованы первые свадебные фото Бритни Спирс и Сэма Асгари Счастливые молодожены: опубликованы первые свадебные фото Бритни Спирс и Сэма Асгари

Сэм Асгари и Бритни Спирс стали мужем и женой

VOICE
Железная река Сибири: как Транссибирская магистраль изменила Россию Железная река Сибири: как Транссибирская магистраль изменила Россию

Постройка Транссибирской магистрали была подвигом

Вокруг света
Франц Кафка — гений, уверенный в собственном крахе Франц Кафка — гений, уверенный в собственном крахе

3июня 1924 года в санатории под Веной умер Франц Кафка

Правила жизни
10 российских марок с интересной историей, дизайном и бизнес-подходом 10 российских марок с интересной историей, дизайном и бизнес-подходом

«Сноб» составил краткий путеводитель по интересным российским брендам

СНОБ
Что такое тип телосложения и как его определить Что такое тип телосложения и как его определить

Различия между типами телосложения и их значение

РБК
«Гравити Фолз» 10 лет: как и почему детский мультсериал стал культовым у взрослых «Гравити Фолз» 10 лет: как и почему детский мультсериал стал культовым у взрослых

Почему «Гравити Фолз» завоевал такую любовь огромной аудитории по всему миру?

Psychologies
Как не стоит делать пиар: уроки сериала «Не сработало» об экс-гендиректоре WeWork Как не стоит делать пиар: уроки сериала «Не сработало» об экс-гендиректоре WeWork

Где компания Адама Нойманна WeWork свернула не туда?

Forbes
Открыть в приложении