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

Древнему жителю Китаю ампутировали ногу в наказание Древнему жителю Китаю ампутировали ногу в наказание

Ампутацию считают древнейшей хирургической операцией

N+1
Чем опасен избыток сна и что делать, если хронически не высыпаешься Чем опасен избыток сна и что делать, если хронически не высыпаешься

Долгий сон может быть вреден для организма так же, как недосып

ТехИнсайдер
Потепление не смогло заменить диатомовые водоросли динофлагеллятами Потепление не смогло заменить диатомовые водоросли динофлагеллятами

Почему динофлагелляты они не стали преобладать над диатомовыми водорослями

N+1
Цена прохлады: как выбрать кондиционер для дома Цена прохлады: как выбрать кондиционер для дома

На что обратить внимание при выборе кондиционера?

CHIP
«Эффект кислого винограда»: как неудачи и страх провала мешают нам исполнять мечты «Эффект кислого винограда»: как неудачи и страх провала мешают нам исполнять мечты

Почему мы бессознательно обесцениваем то, что раньше вдохновляло?

Forbes
Гринвошинг: это не эко Гринвошинг: это не эко

Разбираемся, что такое гринвошинг и как оставаться ответственным потребителем

Новый очаг
Сколько световых лет от нас до самой далекой из известных галактик? Сколько световых лет от нас до самой далекой из известных галактик?

Астрономы точно измерили расстояние до самой старой и самой дальней галактики

ТехИнсайдер
Вездесрущий ротавирус. Как распознать и обезвредить врага Вездесрущий ротавирус. Как распознать и обезвредить врага

Что делать, если у вас ротавирус?

ТехИнсайдер
Назвали в честь россиянки: в Якутии впервые нашли шипоноску, которая жила в одно время с динозаврами Назвали в честь россиянки: в Якутии впервые нашли шипоноску, которая жила в одно время с динозаврами

Сибирский янтарь хранит еще немало тайн, уверены ученые

Вокруг света
«Если бы ты не покупал каждый день кофе, то давно бы накопил на жильё» «Если бы ты не покупал каждый день кофе, то давно бы накопил на жильё»

Богатыми могут стать вообще все: главное — перестать тратить деньги на ненужное

VC.RU
Тахограф: что это, как пользоваться, какие штрафы Тахограф: что это, как пользоваться, какие штрафы

Строгий надсмотрщик или помощник водителя? Мнения о тахографе полярны

РБК
Отрывок из новой книги Сергея Минаева «Бунт и смута на Руси» Отрывок из новой книги Сергея Минаева «Бунт и смута на Руси»

Пять историй о крещении Руси, опричнине и смуте, декабристах и Распутине

СНОБ
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
Как открыть музей своей семьи в провинции Как открыть музей своей семьи в провинции

Москвичка открыла в Кинешме Ивановской области музей своих предков

СНОБ
Заново пережить травму: что такое триггеры и как они работают Заново пережить травму: что такое триггеры и как они работают

Что такое психологические триггеры, какими они бывают, как работают

Forbes
Boulevard Depo Boulevard Depo

Рэпер-абсурдист Boulevard Depo — о семье, стихах и книгах

Собака.ru
Самые дешевые электромобили в России. Список моделей и цены Самые дешевые электромобили в России. Список моделей и цены

Какие электромобили можно купить по цене новой Lada Vesta

РБК
Птичий помет волшебным образом превратил самую страшную пустыню в оазис Птичий помет волшебным образом превратил самую страшную пустыню в оазис

Пустыня Атакама похожа на Марс

ТехИнсайдер
Астрономы уличили скопление Гиады в сближении с Солнечной системой в прошлом Астрономы уличили скопление Гиады в сближении с Солнечной системой в прошлом

Звездное скопление Гиады миллион лет назад было в два раза ближе к Солнцу

N+1
Свернуть полетную программу: ботаники нашли у одуванчика механизм принятия решений Свернуть полетную программу: ботаники нашли у одуванчика механизм принятия решений

Растения умеют запрещать семенам отрываться

Вокруг света
Ikea приняла решение уйти из России. Вспоминаем насыщенную историю компании от СССР до первого магазина в 2000-х Ikea приняла решение уйти из России. Вспоминаем насыщенную историю компании от СССР до первого магазина в 2000-х

Как Ikea появлялась на российском рынке?

Правила жизни
Ботаники описали первое хищное растение с подземными ловчими кувшинчиками Ботаники описали первое хищное растение с подземными ловчими кувшинчиками

Непентес стыдливый — первое известное хищное растение с подземными кувшинчиками

N+1
«Недостаточно хорош»: как побороть сомнения в себе «Недостаточно хорош»: как побороть сомнения в себе

Как повысить самооценку

Psychologies
Вели за собой армии: как жили женщины-самураи Вели за собой армии: как жили женщины-самураи

История японских женщин-воинов — онна-бугэйся

Вокруг света
Химики предложили способ синтеза энантиомерно чистых катенанов и ротаксанов Химики предложили способ синтеза энантиомерно чистых катенанов и ротаксанов

Химики получили энантиомерно чистые катенан и ротаксан новым способом

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
На птичьих правах: гарпия, киви и другие необычные пернатые-символы государств На птичьих правах: гарпия, киви и другие необычные пернатые-символы государств

Вы могли даже не слышать о существовании некоторых из этих птиц

Вокруг света
Белка и Стрелка отправились на орбиту не одни: 5 фактов об удивительном полете животных в космос Белка и Стрелка отправились на орбиту не одни: 5 фактов об удивительном полете животных в космос

Все секреты легендарного полета Белки и Стрелки

ТехИнсайдер
Уходя оставляйте свет: история “Прометея”, или Как в СССР появились светомузыка и медиаарт Уходя оставляйте свет: история “Прометея”, или Как в СССР появились светомузыка и медиаарт

История не самого очевидного, но важного для последующего искусства явления

Правила жизни
Зло во благо: 5 психологических экспериментов, обнаживших все худшее в человеке Зло во благо: 5 психологических экспериментов, обнаживших все худшее в человеке

На что способен человек, если ему дать власть и освободить от ответственности?

Вокруг света
Открыть в приложении