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

Рождение с 32 по 36 неделю связали с повышенным риском нарушений развития нервной системы Рождение с 32 по 36 неделю связали с повышенным риском нарушений развития нервной системы

Рождение на 32-33 и 34-36 неделях связано с риском нарушений развития ЦНС

N+1
Тахограф: что это, как пользоваться, какие штрафы Тахограф: что это, как пользоваться, какие штрафы

Строгий надсмотрщик или помощник водителя? Мнения о тахографе полярны

РБК
New Horizons заметила повышенную запыленность Пояса Койпера New Horizons заметила повышенную запыленность Пояса Койпера

Плотность частиц пыли в Поясе Койпера падает медленнее, чем это предсказывают

N+1
Сооснователи Swiss Smile — о «спа для зубов» и ортодонтии под санкциями Сооснователи Swiss Smile — о «спа для зубов» и ортодонтии под санкциями

Юлия Фишкина и Станислав Вафин — о стандартах стоматологии премиум-класса

РБК
Что не так с «Большими девочками»? 4 главные проблемы популярного шоу о похудении Что не так с «Большими девочками»? 4 главные проблемы популярного шоу о похудении

Почему шоу «Большие девочки» транслирует неправильные идеи

Psychologies
5 крутых возможностей вакуумного упаковщика 5 крутых возможностей вакуумного упаковщика

Мы нашли целых 5 причин купить вакууматор

CHIP
Древние люди проломили черепа гигантским броненосцам Древние люди проломили черепа гигантским броненосцам

Древние люди нападали на гигантских броненосцев

N+1
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
Вера Краснова, Анастасия Матвеева Вера Краснова, Анастасия Матвеева

Рынок образовательных услуг для взрослых переживает качественную трансформацию

Эксперт
Вы расстались: как улучшить сценарий будущих отношений? Вы расстались: как улучшить сценарий будущих отношений?

Как не попасть в капкан повторяющегося сценария отношений

Psychologies
«Я — трудоголик»: почему важно планировать отпуск «Я — трудоголик»: почему важно планировать отпуск

Как не испытывать чувство вины за положенный отпуск?

Psychologies
Как распознать социопата: 6 признаков Как распознать социопата: 6 признаков

Они выглядят абсолютно так же, как и мы, ведут себя точно так же, как остальные

Psychologies
Как приготовить на гриле разное мясо: курица, говядина, лосось Как приготовить на гриле разное мясо: курица, говядина, лосось

Правила приготовления мяса на гриле

ТехИнсайдер
Как повысить удовольствие от отпуска: 4 совета Как повысить удовольствие от отпуска: 4 совета

Как продлить ощущение счастья от каникул?

Psychologies
От длинных ногтей до «кислой мины»: 10 вещей, которые больше всего бесят в нас мужчин От длинных ногтей до «кислой мины»: 10 вещей, которые больше всего бесят в нас мужчин

10 женских манер, которые больше всего выводят мужчин из себя

VOICE
Найден способ стать хорошим человеком Найден способ стать хорошим человеком

Можно ли заметно улучшить свои человеческие качества?

Psychologies
Энтомологи усомнились в скором вымирании монархов Энтомологи усомнились в скором вымирании монархов

Вопреки популярному мнению, бабочки монархи не находятся на грани вымирания

N+1
Добро пожаловаться Добро пожаловаться

Три повода для ссор с соседями, в которых можно и нужно идти до конца

Лиза
Вечное лето не за горами: ученые назвали природный пояс России, который скоро исчезнет Вечное лето не за горами: ученые назвали природный пояс России, который скоро исчезнет

Человечество может потерять уникальную фауну и флору

Вокруг света
Жара, насекомые и другие опасности Жара, насекомые и другие опасности

Как обеспечить безопасность детей летом

СНОБ
Любимые хиты из СССР, популярные и сегодня: проверь, знаешь ли ты их все Любимые хиты из СССР, популярные и сегодня: проверь, знаешь ли ты их все

Что-то временно, а что-то вечно. К последнему относятся эти советские хиты!

VOICE
Главный враг осетров – это не плотины, а браконьеры: немного интересных фактов про черную икру Главный враг осетров – это не плотины, а браконьеры: немного интересных фактов про черную икру

Покупая черную икру у официальных продавцов, вы не наносите ущерба осетрам

ТехИнсайдер
Из Китая с любовью: 10 популярных новинок китайского автопрома в 2022 году Из Китая с любовью: 10 популярных новинок китайского автопрома в 2022 году

Кроссоверы, на которые стоит обратить внимание

ТехИнсайдер
В Польше обнаружили возможное место захоронения датского конунга Харальда Синезубого В Польше обнаружили возможное место захоронения датского конунга Харальда Синезубого

Обнаружено место вероятного захоронения датского конунга Харальда I Синезубого

N+1
«Улыбайтесь и машите руками»: Кейт Миддлтон тренирует детей перед выходом в свет «Улыбайтесь и машите руками»: Кейт Миддлтон тренирует детей перед выходом в свет

Наследники герцогов Кембриджских очаровали поданных

VOICE
О проекте Александра Химушина «Мир в лицах» и выставке в заполярной Дудинке О проекте Александра Химушина «Мир в лицах» и выставке в заполярной Дудинке

Мария Маханова отправилась на Таймыр, чтобы поговорить с Александром Химушиным

СНОБ
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
Собор, мечеть, музей: полторы тысячи лет истории Святой Софии Константинопольской в занимательных фактах Собор, мечеть, музей: полторы тысячи лет истории Святой Софии Константинопольской в занимательных фактах

Собор Святой Софии поражает воображение своими размерами

Вокруг света
Ученые ищут методы борьбы с заиканием. Успехи пока скромные Ученые ищут методы борьбы с заиканием. Успехи пока скромные

Возможно ли вылечить заикание?

ТехИнсайдер
Бывшие суперзвезды российского рынка. Что с ними теперь? Бывшие суперзвезды российского рынка. Что с ними теперь?

Как сложилась судьба самых популярных иномарок из девяностых и начала нулевых

РБК
Открыть в приложении