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

Употребление картофеля фри связали с ростом риска сахарного диабета Употребление картофеля фри связали с ростом риска сахарного диабета

Регулярное употребление картофеля фри связано с риском сахарного диабета

N+1
Как найти стикеры в Telegram? 5 простых методов Как найти стикеры в Telegram? 5 простых методов

Как найти новые стикеры в Телеграме, чтобы общаться стало еще веселее

CHIP
Анализ ДНК выявил болезнь, погубившую солдат Наполеона во время войны 1812 года Анализ ДНК выявил болезнь, погубившую солдат Наполеона во время войны 1812 года

Традиционное представление, что армию Наполеона погубил сыпной тиф, опровержено

ТехИнсайдер
Fargo: «Блогеры потеряли восемьдесят процентов дохода» Fargo: «Блогеры потеряли восемьдесят процентов дохода»

Что сейчас происходит с блогерами и музыкантами и как продавать свои песни

ЖАРА Magazine
Из мужского гардероба — в одежду для Барби: как розовый стал женским цветом Из мужского гардероба — в одежду для Барби: как розовый стал женским цветом

Как розовый стал воплощением гендерных стереотипов

Forbes
8 неожиданных причин хронической усталости 8 неожиданных причин хронической усталости

Среди множества причин хронической усталости выделяют ускоренный ритм жизни

Psychologies
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
Куда нас приведут нейросети? Куда нас приведут нейросети?

Куда нас приведут игры с искусственным интеллектом

СНОБ
Тело, сексуальность и борьба. Отрывок из новой книги Оливии Лэнг Тело, сексуальность и борьба. Отрывок из новой книги Оливии Лэнг

Глава «Мерцающая сеть» из книги Оливии Лэнг — рассказ о художнице Агнес Мартин

Правила жизни
Ракетка для сердца: ученые придумали растворяющийся в организме кардиостимулятор Ракетка для сердца: ученые придумали растворяющийся в организме кардиостимулятор

Ученые изобрели кардиостимулятор без проводов и батареи

Вокруг света
Удар хватил: 5 российских правителей, которых подкосил инсульт Удар хватил: 5 российских правителей, которых подкосил инсульт

Болезнь, которая не обходит стороной ни бедняков, ни государей

Вокруг света
На троне не все дома: 5 правителей, у которых были проблемы с психикой На троне не все дома: 5 правителей, у которых были проблемы с психикой

Явные психические отклонения имели многие правители

Вокруг света
Падение в доме Питерсонов Падение в доме Питерсонов

«Лестница»: процедурал по реальному делу об убийстве, в котором врут все

Weekend
Как настоящая: в MIT научились выращивать мебель из искусственного дерева Как настоящая: в MIT научились выращивать мебель из искусственного дерева

Материал будет расти сразу в форме столешницы или книжной полки

Вокруг света
«Пламенное сердце»: мультфильм о том, могут ли девочки работать пожарными «Пламенное сердце»: мультфильм о том, могут ли девочки работать пожарными

«Пламенное сердце» — мультфильм о социальной несправедливости

Forbes
Новые модные породы собак, которые скоро появятся на улицах всех городов Новые модные породы собак, которые скоро появятся на улицах всех городов

За последние годы появилось множество интересных друзей человека

Maxim
На что похожа наркомания у животных: зверский кайф На что похожа наркомания у животных: зверский кайф

Даже животные ищут и находят в природе разрушительные удовольствия

ТехИнсайдер
Физики создали тороидальный вихрь света Физики создали тороидальный вихрь света

Физики согнули закрученный в трубку свет в вихревое кольцо

N+1
Самые надежные двигатели современных автомобилей Самые надежные двигатели современных автомобилей

Существует ли надежный автомобиль, который точно не подведет?

Maxim
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
«Она является формой сопротивления катастрофам»: что происходит с модой в кризисах «Она является формой сопротивления катастрофам»: что происходит с модой в кризисах

Чем мода отвечает на тренды и как помогает сопротивляться катастрофам?

Forbes
Дмитрий Лысенков Дмитрий Лысенков

Актер Дмитрий Лысенков теперь и в кино «отдувается за всю интеллигенцию»

Собака.ru
Болливудские драмы и MBA из подвала: к чему готовиться предпринимателю в Индии Болливудские драмы и MBA из подвала: к чему готовиться предпринимателю в Индии

Как современному предпринимателю вести бизнес в Индии?

Forbes
Как изготовить реактивный двигатель: наглядное пособие Как изготовить реактивный двигатель: наглядное пособие

Реактивный двигатель построить под силу каждому

ТехИнсайдер
У детей ямников из Южного Приуралья обнаружили метастатический рак и цингу У детей ямников из Южного Приуралья обнаружили метастатический рак и цингу

Ученые исследовали останки из двух погребений IV тысячелетия до нашей эры

N+1
4 гигиенические привычки, которые могут навредить вашему здоровью 4 гигиенические привычки, которые могут навредить вашему здоровью

Почему гигиенические ритуалы не делают нас здоровее

Psychologies
Главная трагедия всей жизни Меган Маркл произошла после свадьбы с принцем Гарри Главная трагедия всей жизни Меган Маркл произошла после свадьбы с принцем Гарри

Меган Маркл обладала особым талантом для перемен в мире, считает эксперт

VOICE
Как развивать критическое мышление ребенка? Как развивать критическое мышление ребенка?

Как научить навыку критического мышления детей?

Psychologies
Почему он не женится: женскую точку зрения комментируют мужчины Почему он не женится: женскую точку зрения комментируют мужчины

Почему мужчины не стремятся делать предложения руки и сердца?

Psychologies
Сигнал SOS или норма: всё о выделениях при беременности Сигнал SOS или норма: всё о выделениях при беременности

Какими могут быть выделения во время беременности

VOICE
Открыть в приложении