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

Облака над сушей уменьшили нисходящее длинноволновое излучение Облака над сушей уменьшили нисходящее длинноволновое излучение

Еще один природный механизм, противостоящий потеплению

N+1
Когда умрет Солнце: может ли человечество спастись, превратив планету в космический корабль? Когда умрет Солнце: может ли человечество спастись, превратив планету в космический корабль?

Придется ли нашим потомкам убираться с родной планеты?

ТехИнсайдер
Микропластик проникает в мозг «автостопом» в иммунных клетках Микропластик проникает в мозг «автостопом» в иммунных клетках

Из-за чего микропластик застревает в кровеносных сосудах головного мозга

ТехИнсайдер
Как понять, что мужчина влюблен: 10 признаков Как понять, что мужчина влюблен: 10 признаков

Если мужчине нравится женщина, чем он себя выдает?

Psychologies
Больше президенток и законов о насилии: 10 важных достижений феминисток в XXI веке Больше президенток и законов о насилии: 10 важных достижений феминисток в XXI веке

Главные достижения феминисток за последние 25 лет

Forbes
Сердце Кольского полуострова: 5 причин отправиться в Хибины Сердце Кольского полуострова: 5 причин отправиться в Хибины

Как добыча апатита спасла Русский Север

Вокруг света
В магическом трехслойном графене нашли два режима сверхпроводимости В магическом трехслойном графене нашли два режима сверхпроводимости

Физики исследовали сверхпроводимость в трехслойном графене

N+1
Зимний пейзаж после боя Зимний пейзаж после боя

Весной 1938 года между СССР и Финляндией начались тайные переговоры

Дилетант
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
«Разговоры о прошлом сами по себе не могут нас исцелить»: главный миф о психотерапии «Разговоры о прошлом сами по себе не могут нас исцелить»: главный миф о психотерапии

Как работает психотерапия?

Psychologies
Ее лучшая версия: неоправданные ожидания общества от женщин в трагикомедии «Клон» Ее лучшая версия: неоправданные ожидания общества от женщин в трагикомедии «Клон»

Станет ли мир счастливее, если заменить несовершенных нас идеальными двойниками?

Forbes
«Все ненавидят Эмбер Херд»: что не так с победой Джонни Деппа в суде? «Все ненавидят Эмбер Херд»: что не так с победой Джонни Деппа в суде?

Как блогеры, активисты за права мужчин заставили всех поверить в теорию заговора

Psychologies
От балета до полдэнса От балета до полдэнса

Танцы помогают прийти в форму и благоприятно влияют на ментальное здоровье

Здоровье
Токсичен в больших дозах: ученые нашли у популярного БАДа способность влиять на раковые клетки Токсичен в больших дозах: ученые нашли у популярного БАДа способность влиять на раковые клетки

Это открытие может перевернуть представление о лечении пациентов с онкологией

Вокруг света
Физики уточнили изотопический сдвиг g-фактора водородоподобного неона Физики уточнили изотопический сдвиг g-фактора водородоподобного неона

Сверхточное измерение изотопического сдвига g-фактора водородоподобного неона

N+1
11 женских качеств, которые позарез нужны мужчинам 11 женских качеств, которые позарез нужны мужчинам

Позаимствуем у девушек самое ценное!

Maxim
Как вернуть форму намокшей соломенной шляпе в домашних условиях - это просто! Как вернуть форму намокшей соломенной шляпе в домашних условиях - это просто!

Лето - время соломенных шляп

VOICE
Почему одни люди склонны слышать Почему одни люди склонны слышать

Что делает людей предрасположенными к "паранормальному" опыту слуховых явлений

ТехИнсайдер
Почему нас пугает человекоподобный робот: что такое эффект «зловещей долины»? Почему нас пугает человекоподобный робот: что такое эффект «зловещей долины»?

Вы когда-нибудь чувствовали странную тревогу, глядя на человекоподобных роботов?

Psychologies
Ученые открыли новый тип соединений в атмосфере — гидротриоксиды. Рассказываем, чем они опасны Ученые открыли новый тип соединений в атмосфере — гидротриоксиды. Рассказываем, чем они опасны

Гидротриоксиды — чрезвычайно реактивные и опасные вещества

Вокруг света
Был ли Наполеон низкого роста? Откуда взялся миф о «коротышке-завоевателе» Был ли Наполеон низкого роста? Откуда взялся миф о «коротышке-завоевателе»

Почему все думают, что Наполеон был низкого роста?

ТехИнсайдер
Дима Зицер: «Сумасшедшее счастье, когда тебя любят не за оценки, а просто так» Дима Зицер: «Сумасшедшее счастье, когда тебя любят не за оценки, а просто так»

Стоит ли говорить с детьми как со взрослыми?

Psychologies
Женщина на грани политической катастрофы: Джулия Робертс в сериале про «Уотергейт» Женщина на грани политической катастрофы: Джулия Робертс в сериале про «Уотергейт»

«Газлит» — политический триллер о Уотергейтском скандале

Forbes
Датчик коленвала: что это и как его проверить Датчик коленвала: что это и как его проверить

Как понять, что датчик коленвала захандрил и что делать в такой ситуации?

РБК
Оракул маркетинга: как актер Эдвард Нортон пытается победить старомодные телерейтинги Оракул маркетинга: как актер Эдвард Нортон пытается победить старомодные телерейтинги

Как Эдвард Нортон бросил вызов привычному положению дел на телевидении

Forbes
Шутки Кубрика и исповедь рэп-легенды: 5 самых интересных фильмов Beat Film Festival Шутки Кубрика и исповедь рэп-легенды: 5 самых интересных фильмов Beat Film Festival

Интервью Джейн Биркин, гонки на лодках Венеции и звезды подростковой драмы 90-х

Forbes
Город, в который напрасно не едут туристы: мини-путеводитель по Брянску Город, в который напрасно не едут туристы: мини-путеводитель по Брянску

Брянск: здесь можно погулять в тени деревьев в многочисленных парках и скверах

Вокруг света
Как остановить выпадение волос Как остановить выпадение волос

Выпадение волос — проблема, с которой можно столкнуться в любом возрасте

Maxim
Цены на мясо и молоко подняли на 30%: хроника восстания рабочих в Новочеркасске Цены на мясо и молоко подняли на 30%: хроника восстания рабочих в Новочеркасске

Повышение цен в 1960-е годы в Новочеркасске закончилось массовой трагедией

Вокруг света
Скрытое насилие в отношениях: 8 сигналов, что вы в опасности Скрытое насилие в отношениях: 8 сигналов, что вы в опасности

Восемь признаков скрытого насилия в паре

Psychologies
Открыть в приложении