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

Лисица поймала рыбу-пилу Лисица поймала рыбу-пилу

Завезенные в Австралию обыкновенные лисицы могут охотиться на рыб-пил

N+1
Эти вещи ни в коем случае нельзя хранить дома: рассказывает эксперт Васту Эти вещи ни в коем случае нельзя хранить дома: рассказывает эксперт Васту

Есть вещи, которые ни в коем случае не стоит хранить в доме. Рассказываем, какие

VOICE
Городские острова тепла вдвое снизили смертность людей из-за холода Городские острова тепла вдвое снизили смертность людей из-за холода

Городской остров тепла снижает смертность населения от холода на 51,5 процента

N+1
Создать приложение для Android: что нужно знать о разработке Создать приложение для Android: что нужно знать о разработке

Какие плюсы и минусы в разработке приложений для Android?

ТехИнсайдер
Исследование показало, сколько раз нужно заниматься сексом, чтобы снизить риск депрессии Исследование показало, сколько раз нужно заниматься сексом, чтобы снизить риск депрессии

Секс один-два раза в неделю может принести наибольшую психологическую пользу

Inc.
Московский оборотень: история первого советского маньяка, который ненавидел богачей Московский оборотень: история первого советского маньяка, который ненавидел богачей

Первым серийным убийцей в СССР стал Василий Комаров, убивший 29 человек

VOICE
«​У чатов и крипты извилистый и неприятный путь»: почему Discord не самое безопасное пристанище для криптосообществ «​У чатов и крипты извилистый и неприятный путь»: почему Discord не самое безопасное пристанище для криптосообществ

Крипта и Discord: как работают хакеры и чем оправдывается компания

VC.RU
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
Беженцы, одиночество, эксплуатация: как современное документальное говорит о женщинах Беженцы, одиночество, эксплуатация: как современное документальное говорит о женщинах

Документальные ильмы о женщинах и снятые женщинами

Forbes
Астрономы усомнились в природе кандидата в «блуждающую» черную дыру звездной массы Астрономы усомнились в природе кандидата в «блуждающую» черную дыру звездной массы

Первый случай обнаружения объекта с помощью астрометрического микролинзирования

N+1
Хотите разозлить самца мыши? Вам нужен банан Хотите разозлить самца мыши? Вам нужен банан

Ученые выяснили, почему запах тропического фрукта заставляет грызунов нервничать

Вокруг света
Коллаборация Daya Bay перевыполнила план по точности измерения смешивания антинейтрино Коллаборация Daya Bay перевыполнила план по точности измерения смешивания антинейтрино

Физики изучают вопрос асимметрии между веществом и антивеществом во Вселенной

N+1
Магическое 3 августа: почему каждый год Энн Хэтэуэй откладывает все ради личного ритуала Магическое 3 августа: почему каждый год Энн Хэтэуэй откладывает все ради личного ритуала

Что же делает Энн Хэтэуэй 21 год подряд?

VOICE
Есть ли у людей чувство магнетизма и можно ли его развить? Есть ли у людей чувство магнетизма и можно ли его развить?

Можем ли мы чувствовать север и юг, как перелетные птицы?

ТехИнсайдер
Ученые создали новый ценный материал — графин. Рассказываем, чем он уникален Ученые создали новый ценный материал — графин. Рассказываем, чем он уникален

Чем уникален графин и почему на его создание ушли десятилетия?

Вокруг света
«Просвещенный» оптимизм: жить на светлой стороне «Просвещенный» оптимизм: жить на светлой стороне

Оптимизм — это особый тип мышления, которому можно научиться

Psychologies
Как найти стикеры в Telegram? 5 простых методов Как найти стикеры в Telegram? 5 простых методов

Как найти новые стикеры в Телеграме, чтобы общаться стало еще веселее

CHIP
Грузовые корабли, ракеты и танки: 10 неожиданных вещей, созданных автомобильными брендами Грузовые корабли, ракеты и танки: 10 неожиданных вещей, созданных автомобильными брендами

Десять примеров неожиданной продукции от мастеров автопрома

ТехИнсайдер
«Вкус детства»: история «той самой» советской сгущёнки «Вкус детства»: история «той самой» советской сгущёнки

Когда появилась, какой была и стала «та самая» сгущёнка

Вокруг света
Древние люди проломили черепа гигантским броненосцам Древние люди проломили черепа гигантским броненосцам

Древние люди нападали на гигантских броненосцев

N+1
Ещё раз о пользе интуитивного питания Ещё раз о пользе интуитивного питания

Наш организм сам способен разобраться, что ему нужно в данный момент?

Здоровье
Другая история. Зачем экономист из Орска переехал в старинный Плес Другая история. Зачем экономист из Орска переехал в старинный Плес

В чем ценность естественного облика малых городов

СНОБ
10 крутых персонажей фильмов, которые не произносят ни слова на экране 10 крутых персонажей фильмов, которые не произносят ни слова на экране

Список великих молчунов в кино, о которых больше не в силах молчать

Maxim
6 6

Никто из нас не ест арбузные косточки или "хвостики" клубники

ТехИнсайдер
Как Леброн Джеймс стал самым успешным и богатым баскетболистом в XXI веке Как Леброн Джеймс стал самым успешным и богатым баскетболистом в XXI веке

Леброн Джеймс стал единственным из игроков НБА, кому удалось заработать $1 млрд

Forbes
В некрополе у столицы империи Юань нашли людей европейского происхождения В некрополе у столицы империи Юань нашли людей европейского происхождения

Палеогенетики исследовали останки, раскопанные в Шанду

N+1
Праздник от нас уходит. Вспоминаем историю Coca-Cola, свернувшую бизнес в России Праздник от нас уходит. Вспоминаем историю Coca-Cola, свернувшую бизнес в России

Почему Coca-Cola стала символом свободы и прогресса

Inc.
Как сделать бомбочку для ванны своими руками: пошаговая инструкция Как сделать бомбочку для ванны своими руками: пошаговая инструкция

Почему бы не попробовать сделать бомбочку для ванны в домашних условиях?

VOICE
Матиас Энар: «Ежегодный пир Погребального братства». Новый роман лауреата Гонкуровской премии Матиас Энар: «Ежегодный пир Погребального братства». Новый роман лауреата Гонкуровской премии

Отрывок из изысканного и пронзительного нового романа Матиаса Энара

СНОБ
У меня в глазу спектрометр: инструкция по разложению света невооруженным взглядом. У меня в глазу спектрометр: инструкция по разложению света невооруженным взглядом.

Мы все носим с собой спектрометры

N+1
Открыть в приложении