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

Нейроиммунная регуляция страха оказалась чувствительна к действию психоделиков Нейроиммунная регуляция страха оказалась чувствительна к действию психоделиков

Ученые обнаружили в мозге мышей нейроиммунную сеть, отвечающую за чувство страха

N+1
Посмотреть 22 июня 2022 года: 5 фильмов о фашизме, снятых по реальным событиям Посмотреть 22 июня 2022 года: 5 фильмов о фашизме, снятых по реальным событиям

Сильные и глубокие фильмы о фашизме

Psychologies
Во II тысячелетии до нашей эры британское олово попало на Ближний Восток Во II тысячелетии до нашей эры британское олово попало на Ближний Восток

Во II тысячелетии до н. э олово поступало из Британии на Ближний Восток

N+1
Страшная сила: в погоне за стройностью анорексики теряют часть мозга Страшная сила: в погоне за стройностью анорексики теряют часть мозга

Изменения мозга при РПП даже серьезнее, чем при депрессии и ОКР

Вокруг света
6 ошибок при использовании солнцезащитного крема: запомните и никогда так больше не делайте 6 ошибок при использовании солнцезащитного крема: запомните и никогда так больше не делайте

Рассказываем, что делать с солнцезащитным кремом не надо

ТехИнсайдер
Иракская Атлантида: обмелевший Тигр открыл мегаполис бронзового века Иракская Атлантида: обмелевший Тигр открыл мегаполис бронзового века

Три тысячелетия назад здесь кипела торговля, а сейчас это дно водохранилища

Вокруг света
Автопутешествие: как подготовить машину, что взять, как сэкономить Автопутешествие: как подготовить машину, что взять, как сэкономить

Как подготовить машину к дальней дороге, можно ли сэкономить в такой поездке

РБК
Комбинация астрофизических и лабораторных данных уточнила параметры нейтронных звезд Комбинация астрофизических и лабораторных данных уточнила параметры нейтронных звезд

Уточнены ограничения на уравнение состояния нейтронной материи

N+1
«Теорема зонтика, или Искусство правильно смотреть на мир через призму математики». Как поменять взгляд на повседневность с помощью математики «Теорема зонтика, или Искусство правильно смотреть на мир через призму математики». Как поменять взгляд на повседневность с помощью математики

Отрывок из книги «Теорема зонтика» — о том, как иначе смотреть на мир

N+1
Где впервые были одомашнены волки Где впервые были одомашнены волки

Вероятнее всего впервые волк был одомашнен в восточной Евразии

ТехИнсайдер
#инструктаж: нюдовый макияж для разных типов внешности #инструктаж: нюдовый макияж для разных типов внешности

Зачем делать макияж так, будто его нет?

РБК
Миссия — впечатлить: 5 самых важных правил поведения на первом свидании Миссия — впечатлить: 5 самых важных правил поведения на первом свидании

Первое свидание — дело ответственное. Ведь от него зависит, будет ли второе

VOICE
Еще 6 бередящих душу фотографий за несколько минут до смерти Еще 6 бередящих душу фотографий за несколько минут до смерти

Подборка фотографий с удивительными и жуткими историями

Maxim
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
Защитные реакции психики: почему в момент ссоры мы плачем или молчим Защитные реакции психики: почему в момент ссоры мы плачем или молчим

Происхождение защитных механизмов, как они включаются и работают внутри нас

VOICE
Совместность рождает небывалое Совместность рождает небывалое

Как выстраивать здоровые партнерские отношения, вести бизнес с друзьями и семьей

Seasons of life
Найти фриланс в IT за три месяца Найти фриланс в IT за три месяца

Как зарабатывать больше денег в кризис

СНОБ
«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
Унесенные ветром эпох: что мы на самом деле знаем о готах Унесенные ветром эпох: что мы на самом деле знаем о готах

От слова «готы» веет духом загадочности

Вокруг света
Звезды волнуются раз. Что такое астросейсмология и зачем она нужна Звезды волнуются раз. Что такое астросейсмология и зачем она нужна

Что такое астросейсмология и зачем она нужна

N+1
Всё, что хочу Всё, что хочу

Актриса Елена Лядова – о сложном характере, любви и терпении

Новый очаг
Отрывок из романа Александра Стесина «Троя против всех» Отрывок из романа Александра Стесина «Троя против всех»

Первая глава «романа о воспитании» «Троя против всех» Александра Стесина

СНОБ
Почему не нужно бояться неизвестности Почему не нужно бояться неизвестности

Как перестать бояться будущего и изменить отношение к жизни?

Psychologies
Ученые секвенировали геном жителя древнеримских Помпей. Он оказался неместным Ученые секвенировали геном жителя древнеримских Помпей. Он оказался неместным

Метод дробовика помог изучить останки жителя древнеримских Помпей

Вокруг света
20 самых потешных указов Петра I 20 самых потешных указов Петра I

Прекрасные и мудрые распоряжения великого русского императора

Maxim
Как братья-миллиардеры превратили стартап Stripe в «единорога» стоимостью $95 млрд Как братья-миллиардеры превратили стартап Stripe в «единорога» стоимостью $95 млрд

Братья-миллиардеры превратили Stripe в один из самых прибыльных стартапов

Forbes
5 животных, которых человечество истребило 5 животных, которых человечество истребило

Животные, которых Земля лишилась из-за непомерного человеческого аппетита

ТехИнсайдер
Человек момента: как Геннадий Бурбулис изменил историю России Человек момента: как Геннадий Бурбулис изменил историю России

Геннадий Бурбулис был гением политической интуиции

Forbes
Фиолетовая морковь и персик-вишня: как выглядели привычные нам фрукты и овощи в прошлом Фиолетовая морковь и персик-вишня: как выглядели привычные нам фрукты и овощи в прошлом

Как дикие сорта овощей и фруктов отличались от сегодняшних культурных плодов?

ТехИнсайдер
Рогатый, водяной, королевский: 7 жутких, но прекрасных пауков Рогатый, водяной, королевский: 7 жутких, но прекрасных пауков

Наша подборка поможет победить боязнь пауков (но это не точно)

Вокруг света
Открыть в приложении