Лишний электрон в молекуле похож на пассажира, который едва держится на подножке уходящего поезда. Такой «пассажир» превращает частицу в анион — отрицательно заряженный ион. Изучать его трудно: связь слабая, электронное облако размыто, и любой толчок может сорвать электрон прочь.
Группа исследователей взялась за двухатомные анионы из металлов — щелочных (литий, натрий, калий, рубидий, цезий, франций) и щёлочноземельных (бериллий, магний, кальций, стронций, барий, радий). Всего 57 молекул. С помощью мощных вычислительных методов они построили кривые потенциальной энергии — графики, показывающие, как меняется энергия системы при сближении или удалении атомов. Затем рассчитали электрические дипольные моменты и поляризуемости — способность молекулы деформироваться под действием электрического поля.
Но главный сюрприз ждал в возбуждённых состояниях. Оказалось, что некоторые из них пересекаются с основным состоянием нейтральной молекулы. Это как если бы подножка поезда на миг оказалась вровень с платформой — электрону легче запрыгнуть или спрыгнуть. Такие пересечения могут усиливать резонансный захват электрона нейтральной молекулой и последующий распад аниона. Это открытие пригодится в опытах со смесями ультрахолодных молекул и ридберговских атомов — атомов с очень далеко улетевшим электроном.
Анионы щелочных металлов нестабильны сами по себе — лишний электрон удерживается лишь за счёт слабого взаимодействия. Даже комнатной температуры хватает, чтобы «стряхнуть» его.