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

У бонобо нашли вокальные диалекты У бонобо нашли вокальные диалекты

Ученые сравнили вокализации бонобо из трех разных зоопарков

N+1
Как сетка квадратов стала первой утопией Как сетка квадратов стала первой утопией

Гипподам и «Гипподамова планировка»

Weekend
Геологи считают, что скрытый источник чистой энергии может питать Землю 170 000 лет Геологи считают, что скрытый источник чистой энергии может питать Землю 170 000 лет

Ископаемого водорода хватит, чтобы обеспечить Землю энергией на 170 тысяч лет

ТехИнсайдер
Виктор Забуга Виктор Забуга

Художник Виктор Забуга — адепт примитивизма и наивного искусства

Собака.ru
«Средневековье в латах» «Средневековье в латах»

Как умирали и какие раны наносили друг другу средневековые воины

N+1
Это не любовь, а созависимость: как распознать нездоровые отношения и выбраться Это не любовь, а созависимость: как распознать нездоровые отношения и выбраться

Как справиться с созависимыми отношениями?

VOICE
Француженки уже не те: как на самом деле парижанки одеваются летом Француженки уже не те: как на самом деле парижанки одеваются летом

Как выглядят современные француженки

VOICE
Исследование: половое воспитание помогает детям избежать насилия и получить помощь Исследование: половое воспитание помогает детям избежать насилия и получить помощь

Знания о сексуальном здоровье помогают избегать опасных ситуаций

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
Как запасти пищу на случай постапокалипсиса: что люди будут есть после ядерной зимы Как запасти пищу на случай постапокалипсиса: что люди будут есть после ядерной зимы

Каков самый выигрышный вариант еды на случай апокалипсиса?

ТехИнсайдер
Безопасность или свобода? Безопасность или свобода?

Лето даёт ребёнку шансы обзавестись опытом, но не всегда всё проходит гладко

Здоровье
Валерия: Валерия:

Валерия откровенно рассказывает о своей жизни

Коллекция. Караван историй
«Гравити Фолз» 10 лет: как и почему детский мультсериал стал культовым у взрослых «Гравити Фолз» 10 лет: как и почему детский мультсериал стал культовым у взрослых

Почему «Гравити Фолз» завоевал такую любовь огромной аудитории по всему миру?

Psychologies
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
Семь марионеток Семь марионеток

Каким было правительство марионеточной «Финляндской Демократической Республики»

Дилетант
Английские бульдоги столкнулись с болезнями в два раза чаще остальных собак Английские бульдоги столкнулись с болезнями в два раза чаще остальных собак

Внешность английских бульдогов повышает риск болезней кожи и дыхательных путей

N+1
Безупречный газон и морозостойкие розы: создаем на своем участке сад в английском стиле Безупречный газон и морозостойкие розы: создаем на своем участке сад в английском стиле

Как придать саду британский колорит?

Вокруг света
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
Как брендам выстраивать коммуникацию с клиентом: мнение эксперта Как брендам выстраивать коммуникацию с клиентом: мнение эксперта

Архетипы, нейромаркетинг и инновационные технологии в рекламе

РБК
Как поменять работу после 40 лет Как поменять работу после 40 лет

Как преодолеть страх и безболезненно сменить род деятельности в зрелом возрасте

Maxim
Что у Китая с Тайванем? Что у Китая с Тайванем?

Почему Китайская Народная Республика и Китайская Республика не дружат?

Maxim
Называет истеричкой и не говорит о любви: 5 главных претензий женщин к мужчинам Называет истеричкой и не говорит о любви: 5 главных претензий женщин к мужчинам

Ты даже не представляешь, сколько претензий накапливается у женщин к мужчинам

Maxim
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
Я работаю, значит, я существую: почему мы одержимы продуктивностью Я работаю, значит, я существую: почему мы одержимы продуктивностью

Как справиться с зависимостью от продуктивности

VC.RU
Как я сходил на тест-драйв беспилотного автомобиля СберАвтоТеха Как я сходил на тест-драйв беспилотного автомобиля СберАвтоТеха

Каким получился беспилотный автомобиль от Сбера?

N+1
Твои натуральные локоны: все, что нужно знать о кудрявом методе Твои натуральные локоны: все, что нужно знать о кудрявом методе

Устала бороться с непослушными волосами, пытаясь их выпрямить?

VOICE
Физики смоделировали лавину из фруктов на прилавке Физики смоделировали лавину из фруктов на прилавке

Физики исследовали образование лавин в монослое сфер в наклоненном лотке

N+1
Как развивать критическое мышление ребенка? Как развивать критическое мышление ребенка?

Как научить навыку критического мышления детей?

Psychologies
За что фантастам вручают престижную премию За что фантастам вручают престижную премию

Подборка произведений, заслуживших престижную литературную премию "Локус"

ТехИнсайдер
«Меня избивали руками и ногами»: Решетова заявила о насилии после «ужасного видео со свадьбы» «Меня избивали руками и ногами»: Решетова заявила о насилии после «ужасного видео со свадьбы»

Бывшая возлюбленная рэпера Тимати назвала себя жертвой бытового насилия

VOICE
Открыть в приложении