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

«Песнь клетки: Медицинские исследования и новый человек» «Песнь клетки: Медицинские исследования и новый человек»

Что переносит система циркуляции крови

N+1
Гринвошинг: это не эко Гринвошинг: это не эко

Разбираемся, что такое гринвошинг и как оставаться ответственным потребителем

Новый очаг
Плюшеголовые сойки не сумели воспользоваться инструментом Плюшеголовые сойки не сумели воспользоваться инструментом

Плюшеголовые разноцветные сойки не могут решить задачу с инструментами

N+1
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
Как уговорить близкого с зависимостью обратиться за помощью: 6 верных шагов Как уговорить близкого с зависимостью обратиться за помощью: 6 верных шагов

Пошаговый план действий для родственников человека с зависимостью

Psychologies
Пора смотреть корейское кино: 11 отличных азиатских фильмов, которые стоит увидеть всем Пора смотреть корейское кино: 11 отличных азиатских фильмов, которые стоит увидеть всем

11 киношедевров Южной Кореи

Правила жизни
«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
Быть хорошим отцом — это как? Быть хорошим отцом — это как?

Какого отца можно считать достаточно хорошим?

Psychologies
10 странных поступков, которые мы совершаем, но никогда в них не признаемся 10 странных поступков, которые мы совершаем, но никогда в них не признаемся

Привычки, в которых мы не хотим признаваться даже самим себе

Psychologies
«Новый декамерон» — 29 эссе о пандемии «Новый декамерон» — 29 эссе о пандемии

Отрывок из сборника сказок и рассуждений о пандемии

СНОБ
Как нелепо сложилась судьба красавчика-фермера из культового клипа Aerosmith - такого никто не ожидал! Как нелепо сложилась судьба красавчика-фермера из культового клипа Aerosmith - такого никто не ожидал!

Дин Келли легкомысленно распорядился свалившейся на него быстрой известностью...

VOICE
Вышивка, музыка, путешествия: что делает Виктория Шелягова в Ивановской области Вышивка, музыка, путешествия: что делает Виктория Шелягова в Ивановской области

Зачем Виктория Шелягова купила дом в Ивановской области?

СНОБ
8 признаков обмана 8 признаков обмана

Как понять, что собеседник врет?

Лиза
Геннадий Устюгов Геннадий Устюгов

Классик ленинградского искусства Геннадий Устюгов живет в ПНД и пишет стихи

Собака.ru
Дом богини Пеле: назван возраст самого опасного вулкана в мире Килауэа Дом богини Пеле: назван возраст самого опасного вулкана в мире Килауэа

Огнедышащая гора оказалась самым молодым из гавайских «братьев-вулканов»

Вокруг света
10 крутых персонажей фильмов, которые не произносят ни слова на экране 10 крутых персонажей фильмов, которые не произносят ни слова на экране

Список великих молчунов в кино, о которых больше не в силах молчать

Maxim
Идти на поводу у эмоций: почему важно слушать внутренний голос Идти на поводу у эмоций: почему важно слушать внутренний голос

На самом деле без эмоций вообще невозможно принимать решения

Psychologies
Бродячих кошек уличили в охоте на вымирающих сумчатых мышей с острова Кенгуру Бродячих кошек уличили в охоте на вымирающих сумчатых мышей с острова Кенгуру

Сумчатые мыши Айткена рискуют вымереть из-за бродячих кошек

N+1
Пункт назначения для женщин: как борются с домашним насилием в Северной Осетии Пункт назначения для женщин: как борются с домашним насилием в Северной Осетии

Как столица Северной Осетии стала пунктом спасения для женщин

Forbes
Какие бывают пищевые добавки, и стоит ли их бояться Какие бывают пищевые добавки, и стоит ли их бояться

Стоит ли избегать продуктов с «Е» в составе?

ТехИнсайдер
Нам живыми быть не идет. О российском фильме «Межсезонье» Нам живыми быть не идет. О российском фильме «Межсезонье»

Новый фильм Александра Ханта «Межсезонье» — почему его стоит смотреть

СНОБ
Очаровательные королевские малышки! Как выглядели в детстве Кейт Миддлтон, Меган Маркл, Елизавета II и другие Очаровательные королевские малышки! Как выглядели в детстве Кейт Миддлтон, Меган Маркл, Елизавета II и другие

Детские фотографии представительниц Британской монархии

VOICE
Польза «золотых яблок»: 5 причин есть томаты каждый день, о которых вы не слышали Польза «золотых яблок»: 5 причин есть томаты каждый день, о которых вы не слышали

Чем хорош самый популярный в России овощ

Вокруг света
Анна Старшенбаум: «Я люблю жизнь. Мне очень многое в ней нравится» Анна Старшенбаум: «Я люблю жизнь. Мне очень многое в ней нравится»

Анну Старшенбаум называют «ангелом с детским взглядом»

Здоровье
Тест-драйв бомбардировщика «Стелс»: достойный наследник легенды Тест-драйв бомбардировщика «Стелс»: достойный наследник легенды

Каково это управлять бомбардировщиком B-2?

ТехИнсайдер
400 лет спустя: управляемое ИИ судно повторило маршрут корабля пилигримов Mayflower 400 лет спустя: управляемое ИИ судно повторило маршрут корабля пилигримов Mayflower

Механическое судно повторяет путь корабля Mayflower

Вокруг света
В некрополе у столицы империи Юань нашли людей европейского происхождения В некрополе у столицы империи Юань нашли людей европейского происхождения

Палеогенетики исследовали останки, раскопанные в Шанду

N+1
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
Патронус, боггарт и Карта Мародеров: психологические уроки «Гарри Поттера» Патронус, боггарт и Карта Мародеров: психологические уроки «Гарри Поттера»

Почему история о «мальчике, который выжил» не перестает нас увлекать?

Psychologies
Жизнь в трущобах: 4 места, куда туристам не стоит выбираться самостоятельно Жизнь в трущобах: 4 места, куда туристам не стоит выбираться самостоятельно

Готовы ли вы окунуться в жизнь бедных кварталов мегаполисов?

Вокруг света
Открыть в приложении