Физики измерили сжимаемость двумерного фотонного газа в микрополости

N+1Наука

При увеличении плотности фотонный газ сжался с меньшим усилием

Елизавета Чистякова

Немецкие физики измерили сжимаемость двумерного квантового газа фотонов в зеркальном микроящике и получили для него уравнение состояния. По началу с ростом числа фотонов в системе сжимаемость падала, но затем, когда число частиц достигло критического значения, — стала возрастать. Причиной такого поведения газа служит массовый переход частиц в низшее энергетическое состояние и образование бозе-конденсата, что уменьшает энергетическую стоимость сжатия пишут ученые в Science.

Многим со школьных уроков физики знакомо понятие идеального газа, в котором взаимодействие между частицами отсутствует. В реальности же взаимодействие между частицами есть, но в случае идеального газа оно пренебрежительно мало либо из-за слишком слабой силы, с которой частицы взаимодействуют, либо из-за слишком малой плотности газа. Из последнего условия следует, что из множества доступных квантовых состояний частицами занята лишь малая их часть, и распределены они по этим состояниям по одному.

В случае высокой плотности частиц или при низких температурах газа на одно состояние может претендовать уже более одной частицы. Такой газ называют квантовым, поскольку его свойства зависят от типа составляющих его частиц: в случае фермионов в одном квантовом состоянии может находиться только одна частица, а в случае бозонов — сколь угодно много. При дальнейшем повышении плотности или понижении температуры газа число доступных для частиц состояний уменьшается, в связи с чем частицам в бозонном газе становится выгоднее находиться в основном состоянии, обладающим низшей энергией — образуется конденсат Бозе-Эйнштейна (подробнее вы можете почитать о нем в нашем блоге «Квантовые газы при низких температурах»).

Примечательно, что в трехмерии конденсат Бозе-Эйнштейна образуется при не нулевой, но достаточно низкой температуре, тогда как в двумерии и одномерии тепловые флуктуации нарушают корреляции между частицами и конденсат образуется лишь при абсолютном нуле. Несмотря на это доказано, что в двумерном квантовом газе корреляции все еще достаточно сильны, чтобы газ переходил в сверхтекучее состояние, во многом похожее на бозе-конденсат. Ситуация, однако, меняется, если двумерный газ заключить в потенциальную ловушку конечного размера: если размеры ловушки не превышают среднюю корреляционную

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Правда ли, что потеряв одно чувство, мозг обостряет другие Правда ли, что потеряв одно чувство, мозг обостряет другие

Что происходит, когда теряется какое-либо из пяти чувств?

Популярная механика
Как работают современные российские ледоколы Как работают современные российские ледоколы

«кСромные размеры» — последнее, что приходит в голову при виде ледокола

Популярная механика
Проблемы с щитовидкой или депрессия: в чем причина перепадов настроения Проблемы с щитовидкой или депрессия: в чем причина перепадов настроения

Перепады настроения или частые вспышки гнева могут быть симптомами болезней

VOICE
Хроническая тревожность: почему очень опасно постоянно переживать и волноваться Хроническая тревожность: почему очень опасно постоянно переживать и волноваться

Тебе знакомо чувство странной, иррациональной тревоги?

Cosmopolitan
Как похудеть, не привязываясь к конкретному меню на день? Как похудеть, не привязываясь к конкретному меню на день?

Как комфортно сбросить вес, не ограничивая себя?

Cosmopolitan
«Выхожу на работу, через пару месяцев начинаю болеть и увольняюсь» «Выхожу на работу, через пару месяцев начинаю болеть и увольняюсь»

Как замкнутый круг из самообмана может навредить карьере?

Psychologies
Вечный груз Вечный груз

Почему «Груз 200» Алексея Балабанова не может утратить актуальности

Weekend
Палеолитической стоянке в Югре оказалось 14–15 тысяч лет Палеолитической стоянке в Югре оказалось 14–15 тысяч лет

Среди многочисленных останков мамонтов археологи нашли артефакты из камня

N+1
5 заболеваний, о которых может сигнализировать наша кожа 5 заболеваний, о которых может сигнализировать наша кожа

Как определить серьёзную болезнь, просто внимательно изучив состояние кожи

Популярная механика
Видеть насквозь: разбираемся, что такое машинное зрение и для чего оно нужно Видеть насквозь: разбираемся, что такое машинное зрение и для чего оно нужно

Как улучшение машинного зрения поможет человечеству?

Вокруг света
«Дочь выросла, мужа нет, живу с мамой. Не вижу смысла в жизни, как его найти?» «Дочь выросла, мужа нет, живу с мамой. Не вижу смысла в жизни, как его найти?»

Что делать, если вас застал личностный кризис?

Psychologies
Тугой хвост, градиент на губах и румянец: как быть самой модной невестой в 2022 Тугой хвост, градиент на губах и румянец: как быть самой модной невестой в 2022

Тренды в прическах и макияже, с которыми ты станешь самой модной невестой

Cosmopolitan
Как подготовиться к беговому марафону, если ты новичок Как подготовиться к беговому марафону, если ты новичок

Какие шаги нужно предпринять начинающему бегуну

Популярная механика
Как сочетать цвета в интерьере кухни. Советы и правила Как сочетать цвета в интерьере кухни. Советы и правила

Правильные цветовые сочетания помогут сделать кухню более комфортной

Лиза
15 главных когнитивных искажений 15 главных когнитивных искажений

Что такое когнитивные искажения и почему они встречаются у многих из нас?

Psychologies
Как понять друг друга. 10 книг об отношениях Как понять друг друга. 10 книг об отношениях

Книги, которые помогут выстроить здоровые отношения

СНОБ
Тонкий вопрос: опасно ли беременеть при молочнице? Тонкий вопрос: опасно ли беременеть при молочнице?

Опасно ли беременеть на фоне проблем с микрофлорой интимной зоны?

Cosmopolitan
Почему собака облизывает хозяина — как оказалось, причин много! Почему собака облизывает хозяина — как оказалось, причин много!

Почему собаки так и норовят облизать тебя с головы до ног?

Cosmopolitan
Чтение выходного дня: первая глава нового романа Алексея Сальникова «Оккульттрегер» Чтение выходного дня: первая глава нового романа Алексея Сальникова «Оккульттрегер»

Выходит роман Алексея Сальникова «Оккульттрегер»

Esquire
Тайна исчезнувшей советской деревни: как из Растесса пропали все жители Тайна исчезнувшей советской деревни: как из Растесса пропали все жители

Долгие годы никто не понимал, что же случилось в селе Растесс

Cosmopolitan
Туннель Сен-Готард: как устроен самый длинный скоростной ЖД-туннель в мире Туннель Сен-Готард: как устроен самый длинный скоростной ЖД-туннель в мире

Туннель Сен-Готард: какие сложнейшие проблемы были решены в ходе строительства

Популярная механика
Главные факты о раздельном питании: все за и против Главные факты о раздельном питании: все за и против

Что такое раздельное питание и что о нем думают врачи?

РБК
7 автомобилей и мотоциклов с двигателями от танков: кадры самых мощных моделей 7 автомобилей и мотоциклов с двигателями от танков: кадры самых мощных моделей

Перед нами безумно мощные и очень тяжёлые автомобили с двигателями от танков

ТехИнсайдер
«Гений места». Краткий гид по российским автохтонным винам «Гений места». Краткий гид по российским автохтонным винам

В чем уникальность атохтонных вин?

СНОБ
Чего на Руси больше всего боялись девушки, только что вышедшие замуж Чего на Руси больше всего боялись девушки, только что вышедшие замуж

Девушка, покинувшая после свадьбы дом, понимала: в новой семье ее ждет опасность

Cosmopolitan
12 ошибок, которые сводят пользу от занятий спортом к нулю 12 ошибок, которые сводят пользу от занятий спортом к нулю

Чем грозит неправильный подход к тренировкам?

Лиза
У каждого региона — свой наличник: как бывший айтишник спасает «вымирающую красоту» России У каждого региона — свой наличник: как бывший айтишник спасает «вымирающую красоту» России

История фотографа, который собирает коллекцию снимков резных оконных наличников

Вокруг света
Адаптироваться к жизни в чужой стране: опыт и советы гештальт-терапевта Адаптироваться к жизни в чужой стране: опыт и советы гештальт-терапевта

Какие шаги нужно предпринять, чтобы быстрее освоиться на новом месте

Psychologies
«Десять уравнений, которые правят миром» «Десять уравнений, которые правят миром»

Отрывок из книги Дэвида Самптера «Десять уравнений, которые правят миром»

N+1
Астрономы нашли новую пару нейтронных звезд Астрономы нашли новую пару нейтронных звезд

Новая пара нейтронных звезд содержит миллисекундный пульсар

N+1
Открыть в приложении