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

Интенсивное лечение артериальной гипертензии снизило риск деменции Интенсивное лечение артериальной гипертензии снизило риск деменции

Интенсивное выявление артериальной гипертензии значительно снижает риск деменции

N+1
10 книг, из-за которых ты снова полюбишь читать 10 книг, из-за которых ты снова полюбишь читать

Смотришь с отвращением на всю литературу ещё со школы?

Maxim
Найденная рыбаками на дне Тайваньского пролива древняя челюсть принадлежала денисовцу Найденная рыбаками на дне Тайваньского пролива древняя челюсть принадлежала денисовцу

Кусок нижней челюсти архаичного человека Penghu-1 принадлежал денисовцу

N+1
Как живет сегодня девочка из скандального клипа певицы Sia, которую считали жертвой из-за полуголых танцев Шайи Лабефа Как живет сегодня девочка из скандального клипа певицы Sia, которую считали жертвой из-за полуголых танцев Шайи Лабефа

Как Мэдди Зиглер оценивает свой опыт съемок для видео Elastic Heart

VOICE
Что такое духовность и как ее развивать: 6 способов Что такое духовность и как ее развивать: 6 способов

Кто может называть себя духовно богатой личностью?

Psychologies
У нептичьих динозавров впервые обнаружили пупок У нептичьих динозавров впервые обнаружили пупок

У небольших растительноядных динозавров был пупок

N+1
Это мы еще досмотрим Это мы еще досмотрим

Кто будет делать игровое кино, сериалы и док в новом мире

СНОБ
Почему мы забываем о сексе и как его вернуть в семейную жизнь Почему мы забываем о сексе и как его вернуть в семейную жизнь

Почему в семейной жизни всегда нужно искать время для секса?

Maxim
От Окинавы до Сардинии: чем питаются народы-долгожители и как это помогает не стареть От Окинавы до Сардинии: чем питаются народы-долгожители и как это помогает не стареть

Глава из книги «Код долголетия» Джейсона Фанга и Джеймса Диниколантонио

Forbes
5 советов, которые помогут выспаться, даже если вы мало спите 5 советов, которые помогут выспаться, даже если вы мало спите

Качество сна не менее важно, чем его количество

ТехИнсайдер
Жираф и манна небесная Жираф и манна небесная

Интрига этой картины связана с одним из центральных персонажей полотна — жирафом

Дилетант
«Разведчики внешних планет»: история «Пионеров» и «Вояджеров» «Разведчики внешних планет»: история «Пионеров» и «Вояджеров»

Фрагмент из книги «Разведчики внешних планет», посвященным загадке «Пионеров»

N+1
«Спенсер»: кинокартина о принцессе Диане и ее пути к свободе «Спенсер»: кинокартина о принцессе Диане и ее пути к свободе

Кинолента описывает личный кризис и смятение принцессы Дианы

Psychologies
Как отличить ежевику от шелковицы: вы постоянно путаете эти ягоды Как отличить ежевику от шелковицы: вы постоянно путаете эти ягоды

Эти простые советы помогут отличить ежевику от шелковицы

ТехИнсайдер
Как одеваться, чтобы тебя не обчистили: объясняют сами карманники Как одеваться, чтобы тебя не обчистили: объясняют сами карманники

Как должен быть одет человек, чтобы у него было невозможно вытащить бумажник?

Maxim
Вентилятор компьютера начал дребезжать: как решить проблему Вентилятор компьютера начал дребезжать: как решить проблему

Как избавиться от шума и вдохнуть новую жизнь в вентилятор

CHIP
10 знаковых грузовиков из США 10 знаковых грузовиков из США

Компаний, делающих или делавших ранее те самые легендарные траки

ТехИнсайдер
8 травяных чаев, которые тебя взбодрят 8 травяных чаев, которые тебя взбодрят

Начинать утро с кофе – классика жанра. Но не всем его можно пить

Лиза
«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
Тест-драйв БАЗ-6402: вся мощь тягача ЗРК С-400 «Триумф» Тест-драйв БАЗ-6402: вся мощь тягача ЗРК С-400 «Триумф»

Зенитно-ракетный комплекс С-400 «Триумф»: вся мощь

ТехИнсайдер
Три рыбки у водопада Три рыбки у водопада

Удивительное путешествие в страну, где «13 месяцев солнца», но льют дожди

Вокруг света
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
Как видеоигры влияют на интеллект и развитие детей? Как видеоигры влияют на интеллект и развитие детей?

Можно ли назвать компьютерные игры полезным увлечением?

ТехИнсайдер
Евросоюз сделает USB-C обязательным разъемом в гаджетах Евросоюз сделает USB-C обязательным разъемом в гаджетах

С осени 2024 года любой проводной гаджет должен будет оснащаться портом USB-C

N+1
Дочь Нила: как феминистка Дориа Шафик боролась с диктаторским режимом в Египте Дочь Нила: как феминистка Дориа Шафик боролась с диктаторским режимом в Египте

Дориа Шафик требовала избирательных прав для женщин в Египте

Forbes
Как попасть на другую планету, не выезжая из России: краткий путеводитель по Богдинско-Баскунчакскому заповеднику Как попасть на другую планету, не выезжая из России: краткий путеводитель по Богдинско-Баскунчакскому заповеднику

Это удивительное место находится в Астраханской области

Вокруг света
Удивятся даже москвичи: 6 неочевидных достопримечательностей Красной площади Удивятся даже москвичи: 6 неочевидных достопримечательностей Красной площади

Знакомимся с очень любопытными местами неподалеку от Красной площади

Вокруг света
Зачем платить по QR-коду и насколько это безопасно: новый способ совершать покупки Зачем платить по QR-коду и насколько это безопасно: новый способ совершать покупки

Как и зачем платить по QR-коду?

ТехИнсайдер
Эффект бабочки: чешуекрылые подсказали ученым, как создать сверхматериал для звукоизоляции Эффект бабочки: чешуекрылые подсказали ученым, как создать сверхматериал для звукоизоляции

Природа уже изобрела сверхматериалы до нас

Вокруг света
Мимо туристических маршрутов. 7 неочевидных мест для отдыха в Турции Мимо туристических маршрутов. 7 неочевидных мест для отдыха в Турции

«Сноб» составил подборку небанальных мест для отдыха в Турции

СНОБ
Открыть в приложении