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

TESS отыскал экзогиганта у очень маломассивной звезды TESS отыскал экзогиганта у очень маломассивной звезды

TESS вновь обнаружил экзогиганта у маломассивной звезды

N+1
Зоологи не нашли различий в средней скорости старения холоднокровных и теплокровных тетрапод Зоологи не нашли различий в средней скорости старения холоднокровных и теплокровных тетрапод

Одни виды амфибий и рептилий стареют медленнее, чем птицы и млекопитающие

N+1
В палеолитическом пещерном святилище впервые нашли голубые краски В палеолитическом пещерном святилище впервые нашли голубые краски

Люди эпохи верхнего палеолита пользовались красками голубых оттенков

N+1
30 лучших фэнтези-фильмов всех времен 30 лучших фэнтези-фильмов всех времен

Поставьте реальность на паузу и позвольте себе раствориться в фантастике

Правила жизни
Бесплатные приложения для планирования: какое выбрать Бесплатные приложения для планирования: какое выбрать

Бесплатные приложения-планировщики: чем отличаются и какое стоит попробовать?

Inc.
Замещение импорта и цифровизация: две стороны одного процесса Замещение импорта и цифровизация: две стороны одного процесса

Технологические решения в промышленности, коммуникациях и других отраслях

Forbes
Не спешите выбрасывать гаджет: созданный по ошибке пигмент извлекает золото из старых смартфонов Не спешите выбрасывать гаджет: созданный по ошибке пигмент извлекает золото из старых смартфонов

В Японии нашли бесценные свойства у старинной краски

Вокруг света
Полвека с Дали: кем была Гала Градива, муза великого художника Полвека с Дали: кем была Гала Градива, муза великого художника

Вечная спутница «безумца» Дали — Елена Дьяконова

Вокруг света
Физики подтвердили спин-зарядовое разделение в одномерной квантовой жидкости Физики подтвердили спин-зарядовое разделение в одномерной квантовой жидкости

Физики измерили свойства зарядовых и спиновых волн в одномерной ферми-жидкости

N+1
Очень московское собрание: как коллекция братьев Морозовых долго возвращалась домой Очень московское собрание: как коллекция братьев Морозовых долго возвращалась домой

Многолетняя эпопея по объединению собрания братьев Морозовых

Forbes
Художница Оля Австрейх — о хоррорах, карнавале и двоемирии наших дней Художница Оля Австрейх — о хоррорах, карнавале и двоемирии наших дней

Художница Оля Австрейх — почему прекрасные дамы не те, кем кажутся

РБК
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
Жалость: есть ли в ней хоть что-то хорошее? Жалость: есть ли в ней хоть что-то хорошее?

Жалость — очень плохое и вредное чувство?

Psychologies
Марс больше не в моде: экзопланеты, которые вы точно захотите посетить Марс больше не в моде: экзопланеты, которые вы точно захотите посетить

Астрономы продолжают открывать всё новые планеты за пределами Солнечной системы

ТехИнсайдер
Сын стал дочерью, в любви полный штиль: трагедия и одиночество богатейшего человека Земли Илона Маска Сын стал дочерью, в любви полный штиль: трагедия и одиночество богатейшего человека Земли Илона Маска

За званием самого богатого человека в мире скрывается много проблем

VOICE
Крупнейшие разливы нефти в истории: вот как выглядят страшнейшие экологические катастрофы Крупнейшие разливы нефти в истории: вот как выглядят страшнейшие экологические катастрофы

Внушительные катастрофы современности, связанные с нефтью

ТехИнсайдер
Защитные реакции психики: почему в момент ссоры мы плачем или молчим Защитные реакции психики: почему в момент ссоры мы плачем или молчим

Происхождение защитных механизмов, как они включаются и работают внутри нас

VOICE
Эти существа возводят горы и насыщают породу минералами, но вы их никогда не увидите Эти существа возводят горы и насыщают породу минералами, но вы их никогда не увидите

Поколения губок, мириады бактерий – настоящие создатели современной земной коры

ТехИнсайдер
Как густое мещанское счастье стало главной целью Как густое мещанское счастье стало главной целью

Григорий Ревзин об Эдварде Беллами и его «Взгляде назад»

Weekend
«И темнота твоя мне одному совсем, совсем ни к чему»: памяти Юрия Шатунова «И темнота твоя мне одному совсем, совсем ни к чему»: памяти Юрия Шатунова

Феномен суперзвезды 80-х — Юры Шатунова

Правила жизни
Археологи обнаружили в Херсонесе Таврическом непотревоженные римские гробницы Археологи обнаружили в Херсонесе Таврическом непотревоженные римские гробницы

Погребальный комплекс относится ко II веку нашей эры

N+1
Как 16-летняя москвичка построила бизнес на тренде из TikTok Как 16-летняя москвичка построила бизнес на тренде из TikTok

Как девятиклассница запустила собственный бренду крашений из полимерной глины

Forbes
Самые лучшие и популярные катушечные магнитофоны СССР Самые лучшие и популярные катушечные магнитофоны СССР

«Бобинники» стали священной коровой для советских меломанов и аудиофилов

Maxim
Виктор Савиных: я обнаружил вокруг Земли ионосферный слой Виктор Савиных: я обнаружил вокруг Земли ионосферный слой

Легендарный летчик-космонавт, трижды побывавший на земной орбите

Наука
Бейонсе выбыла, Шарапова вернулась: самые богатые self-made женщины США моложе 40 лет Бейонсе выбыла, Шарапова вернулась: самые богатые self-made женщины США моложе 40 лет

Cписок самых богатых self-made-американок

Forbes
Российские физики рекордно разогрели плазму в сферическом токамаке «Глобус-М2» Российские физики рекордно разогрели плазму в сферическом токамаке «Глобус-М2»

Физики нагрели в «Глобуск-М2» дейтериевую плазму до очень высокой температуры

N+1
На диетах не сижу На диетах не сижу

Как похудеть без строгого рациона

Лиза
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
Boulevard Depo Boulevard Depo

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

Собака.ru
6 пищевых добавок, которые не так вредны, как многие думают 6 пищевых добавок, которые не так вредны, как многие думают

Пищевые добавки стали чуть ли не врагами народа. Но не все из них опасны

Лиза
Открыть в приложении