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

Россия закрепощенная Россия закрепощенная

Экономика крепостного права глазами Тургенева

N+1
Одна вокруг света: горный картофель и сезон дождей Одна вокруг света: горный картофель и сезон дождей

174-я серия о кругосветном путешествии москвички Ирины Сидоренко: северные Анды

Forbes
В Хорватии нашли захоронение «вампира» В Хорватии нашли захоронение «вампира»

Чем отличаются девиантные захоронения «вампиров»?

N+1
Что нужно знать о стиле режиссера Александра Сокурова Что нужно знать о стиле режиссера Александра Сокурова

О том, как Сокуров отражает историю страны в кино, — в материале «Сноба»

СНОБ
Психологический портрет: что такое сейфтизм Психологический портрет: что такое сейфтизм

Сейфтизм: что это такое и чего в нем больше — пользы или вреда?

Forbes
«Уцелеть — не значит выжить»: какой была военная медицина 200 лет назад «Уцелеть — не значит выжить»: какой была военная медицина 200 лет назад

Как работали медики во время войны 1812 года

Вокруг света
Водная Сахара: как человек превращает пустыни в оазисы Водная Сахара: как человек превращает пустыни в оазисы

Воды много, но всегда ее где-то мало. Бороться с этим пытались еще в древности

ТехИнсайдер
«Здесь птицы не поют»: в России нашли способ озеленить «мертвую» землю рядом с заводами «Здесь птицы не поют»: в России нашли способ озеленить «мертвую» землю рядом с заводами

Промышленные отходы помогут восстановить землю рядом с заводами

Вокруг света
Почему мужчины и женщины не могут быть просто друзьями? Почему мужчины и женщины не могут быть просто друзьями?

Возможны ли близкие, но платонические отношения между мужчиной и женщиной?

Psychologies
В древнеегипетском Гелиополе раскопали гранитные блоки времен фараона Хуфу В древнеегипетском Гелиополе раскопали гранитные блоки времен фараона Хуфу

Результаты раскопок в Каире на территории древнего города Гелиополя

N+1
Больше чем учитель: кто такой ментор и зачем он нужен ребенку Больше чем учитель: кто такой ментор и зачем он нужен ребенку

Зачем нужен менторинг нашим детям?

Psychologies
Физики охладили атомы индия до милликельвиновой температуры Физики охладили атомы индия до милликельвиновой температуры

Первое успешное пленение нейтральных атомов индия в магнитооптической ловушке

N+1
Самые лучшие и популярные катушечные магнитофоны СССР Самые лучшие и популярные катушечные магнитофоны СССР

«Бобинники» стали священной коровой для советских меломанов и аудиофилов

Maxim
8 ошибок при выборе ноутбука, которые мы делаем особенно часто 8 ошибок при выборе ноутбука, которые мы делаем особенно часто

Почему не стоит гнаться за дискретными видеокартами и алюминиевыми корпусами?

CHIP
Робот-младенец и лысая Одри Хепберн: 5 человекообразных роботов Робот-младенец и лысая Одри Хепберн: 5 человекообразных роботов

Современные роботы могут быть очень похожими на людей

РБК
Как переехать в Бразилию, открыть там бизнес и не дать себя ограбить Как переехать в Бразилию, открыть там бизнес и не дать себя ограбить

Бразилия привлекает россиян, которые находятся в поиске страны для релокации

Forbes
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
Чайлдфри: осознать и отстоять Чайлдфри: осознать и отстоять

Чайлдфри: как разобраться в себе или отстоять свою точку зрения без конфликта

Новый очаг
Грунт астероида Рюгу оказался схож по составу с углистыми хондритами Грунт астероида Рюгу оказался схож по составу с углистыми хондритами

Результаты анализа образцов грунта астероида Рюгу

N+1
Как Максим Как Максим

После событий в Беслане фотография "Русского танка" обошла весь мир

ТехИнсайдер
Танцующее и поющее кино: 10 фактов о Болливуде Танцующее и поющее кино: 10 фактов о Болливуде

Болливуд: бессмысленный и беспощадный мир индийского кино

Вокруг света
Неудобные вопросы гинекологу Неудобные вопросы гинекологу

Самые распространенные проблемы, которые волнуют женщин

Лиза
Резня лейтенанта Келли Резня лейтенанта Келли

Массовое убийство в Сонгми: одна из трагедий войны во Вьетнаме

Дилетант
Что нельзя говорить инспектору ГИБДД: откровения полицейских Что нельзя говорить инспектору ГИБДД: откровения полицейских

Инспекторы ГИБДД объяснили, как водителям быстрее пройти проверку

РБК
Ошибка 0x80004005 в Windows: способы решения проблемы Ошибка 0x80004005 в Windows: способы решения проблемы

Рассказываем о причинах появления ошибки 0x80004005 в Windows

CHIP
Что не смогла предсказать Ванга: история любви ясновидящей Что не смогла предсказать Ванга: история любви ясновидящей

В жизни Ванги было трое мужчин, но отношения с ними не сделали ее счастливой

VOICE
«Живите долго!»: простые советы долгожителей «Живите долго!»: простые советы долгожителей

Как встать на путь к долголетию?

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
Для охоты, общения и навигации: как рыбы научились использовать электричество Для охоты, общения и навигации: как рыбы научились использовать электричество

Человек не может обходиться без электричества. А рыбы освоили его гораздо раньше

Вокруг света
Культовые автомобили стран соцлагеря Культовые автомобили стран соцлагеря

Достижения социалистической автомобильной промышленности

Maxim
Открыть в приложении