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

Иллюзия сознания и реальность игры Иллюзия сознания и реальность игры

Книги: очередная биография Эйнштейна и исследование эмоций

N+1
7 признаков хорошего доктора 7 признаков хорошего доктора

Как понять, что врач нам подходит

Psychologies
Колорадские жабы оказались под угрозой из-за высокого спроса на их психоактивный яд Колорадские жабы оказались под угрозой из-за высокого спроса на их психоактивный яд

Почему снижается численность колорадских жаб

N+1
Отрицание тела: как Сьюзан Сонтаг боролась с раком груди и стигматизацией болезни Отрицание тела: как Сьюзан Сонтаг боролась с раком груди и стигматизацией болезни

Отрывок из книги «Тело каждого» британской писательницы Оливии Лэнг

Forbes
Эмоциональный интеллект Эмоциональный интеллект

Новое представление о том, что значит быть «умным»

kiozk originals
Охлаждаемся со вкусом: 10 необычных и вкусных рецептов лимонада, которые помогут пережить жару Охлаждаемся со вкусом: 10 необычных и вкусных рецептов лимонада, которые помогут пережить жару

Десять любимых рецептов летнего лимонада

ТехИнсайдер
5 самых популярных способов лечения похмелья, которые сделают только хуже 5 самых популярных способов лечения похмелья, которые сделают только хуже

Методы лечения похмелья, которые на самом деле не работают

Maxim
Чтение выходного дня: как начиналась Февральская революция? Глава из книги Сергея Минаева «Бунт и смута на Руси» Чтение выходного дня: как начиналась Февральская революция? Глава из книги Сергея Минаева «Бунт и смута на Руси»

Отрывок из книги «Бунт и смута на Руси» — о февральской революции

Правила жизни
Что такое пептидная косметика и как она работает Что такое пептидная косметика и как она работает

Как пептиды улучшают состояние кожи?

РБК
Ручной тормоз: виды и главные ошибки при эксплуатации Ручной тормоз: виды и главные ошибки при эксплуатации

Разбираемся, что такое «ручник» и как он работает

РБК
Ученые подсчитали, каковы шансы сердечного приступа во время секса на жаре Ученые подсчитали, каковы шансы сердечного приступа во время секса на жаре

Проверен знаменитый миф о том, что секс в жаркую погоду опасен для здоровья

Maxim
Нужен ли вам мозг на самом деле? Нужен ли вам мозг на самом деле?

«Кора головного мозга отвечает за гораздо меньшее, чем думают большинство людей»

Вокруг света
«Мой отец кровоточит историей»: как постпамять влияет на жизнь поколений «Мой отец кровоточит историей»: как постпамять влияет на жизнь поколений

Как опыт коллективной травмы передается следующим поколениям

Forbes
«Наши дети порой бедокурят»: печальная история встречи индейских вождей с Авраамом Линкольном «Наши дети порой бедокурят»: печальная история встречи индейских вождей с Авраамом Линкольном

Индейские войны — череда самых долгих и ожесточенных битв Америки

Вокруг света
Как настроить диету для улучшения сна: 6 советов Как настроить диету для улучшения сна: 6 советов

Ряд продуктов способен оказывать благотворное воздействие на сон

Вокруг света
Как сломать сценарий отношений, который заставляет нас страдать? Как сломать сценарий отношений, который заставляет нас страдать?

Как побороть зависимость от определенного типа отношений

Psychologies
Для чего древние цивилизации использовали календари? 5 невероятных фактов о времени Для чего древние цивилизации использовали календари? 5 невероятных фактов о времени

Факты, связанные со временем, которые вы точно не знали

ТехИнсайдер
Что делать, если у вас заложило уши: лучшие способы справиться с проблемой Что делать, если у вас заложило уши: лучшие способы справиться с проблемой

Как справиться с заложенностью в ухе?

ТехИнсайдер
Оба нано: история двух создателей батарей для электрокаров — с началом в одно время и очень разными концами Оба нано: история двух создателей батарей для электрокаров — с началом в одно время и очень разными концами

Два проекта запустились в один год, в одной и той же сфере — кто будет успешнее

VC.RU
Как построить коммунизм: почему Сталин хотел ввести 5-часовой рабочий день Как построить коммунизм: почему Сталин хотел ввести 5-часовой рабочий день

Почему Сталин хотел сократить трудовой день до пяти часов?

VOICE
Страшное нaпадение акул 1916 года, по которому сняли «Челюсти»: вот почему мы боимся акул Страшное нaпадение акул 1916 года, по которому сняли «Челюсти»: вот почему мы боимся акул

Страх перед акулами: откуда он появился?

ТехИнсайдер
Украденная жизнь: история Джейси Дьюгард, которая провела 18 лет в плену у маньяка Украденная жизнь: история Джейси Дьюгард, которая провела 18 лет в плену у маньяка

Семья Дьюгард перебралась в Калифорнию, считая, что этот штат самым спокойный

VOICE
Не всегда полезны для здоровья: 7 самых травмоопасных видов спорта Не всегда полезны для здоровья: 7 самых травмоопасных видов спорта

Выбирая вид спорта по душе, стоит помнить о возможных рисках

Вокруг света
Аналитики назвали самые дорогие города для проживания экспатов Аналитики назвали самые дорогие города для проживания экспатов

Самыми дорогими городами для проживания стали Гонконг, Нью-Йорк и Женева

Forbes
Эпоха Girlboss: как ярлык «успешного успеха» мешает женщинам вести бизнес Эпоха Girlboss: как ярлык «успешного успеха» мешает женщинам вести бизнес

Почему основательницы компаний стараются уйти от гендерно-окрашенного нарратива

Forbes
Что с нами происходит, когда мы ссоримся? Что с нами происходит, когда мы ссоримся?

Почему некоторые пары постоянно ссорятся?

Psychologies
Палеоантропологи обнаружили в Колыбели человечества 15 зубов парантропов Палеоантропологи обнаружили в Колыбели человечества 15 зубов парантропов

Палеоантропологи исследовали зубы, обнаруженные в комплексе пещер Дримолен

N+1
«Трусливый страх перед приговорами Европы» «Трусливый страх перед приговорами Европы»

Как Петр I, подняв Россию на дыбы, поставил ее на колени

Weekend
Живой будильник: почему петухи кричат по утрам Живой будильник: почему петухи кричат по утрам

Утренний крик петуха был первым будильником, который появился у человека

ТехИнсайдер
10 российских марок с интересной историей, дизайном и бизнес-подходом 10 российских марок с интересной историей, дизайном и бизнес-подходом

«Сноб» составил краткий путеводитель по интересным российским брендам

СНОБ
Открыть в приложении