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

Побег тринадцати: истории террористок, которым Владимир Маяковский помог бежать из тюрьмы Побег тринадцати: истории террористок, которым Владимир Маяковский помог бежать из тюрьмы

Гимназист Владимир Маяковский написал свое первое стихотворение в тюрьме

Esquire
Челюсти в фокусе: 5 нападений акул на людей, которые потрясли мир Челюсти в фокусе: 5 нападений акул на людей, которые потрясли мир

Благодаря ученым мы все больше и больше узнаем об акулах

Вокруг света
Полный Handmade Полный Handmade

8 чистящих средств, которые можно сделать своими руками

Лиза
5 книг, которые помогут достичь успеха в выбранной нише 5 книг, которые помогут достичь успеха в выбранной нише

Книги, которые запросто справятся с ролью инструктора по достижению успеха

Популярная механика
Йога для начинающих: 10 простых асан, советы тренера Йога для начинающих: 10 простых асан, советы тренера

Одно из важных преимуществ йоги — ее доступность каждому

РБК
Задача разработчиков: для чего нужно прототипирование интерфейсов Задача разработчиков: для чего нужно прототипирование интерфейсов

Что такое прототипирование интерфейсов и с какой целью используется?

Популярная механика
Длина Длина

Не все тренчи обеспечат тебе эффектные весенние образы

Cosmopolitan
Высоко-высоко в горах: что таят села-призраки в Дагестане Высоко-высоко в горах: что таят села-призраки в Дагестане

Все, что осталось от древних аулов на вершинах кавказских гор

Вокруг света
15 способов улучшить отношения за 60 секунд 15 способов улучшить отношения за 60 секунд

Секреты, которые помогут укрепить отношения с партнером, друзьями, детьми

Psychologies
Четыре мифа о полных женщинах Четыре мифа о полных женщинах

Какие мифы о женщинах плюс сайз придумало общество

VOICE
Директор Фонда Хабенского Екатерина Бартош — о благотворительности Директор Фонда Хабенского Екатерина Бартош — о благотворительности

Екатерина Бартош — о работе с холодной головой и важности помощи фандрайзинга

СНОБ
Автомобили начали дешеветь: что происходит на вторичном рынке Автомобили начали дешеветь: что происходит на вторичном рынке

Как изменились цены на вторичном рынке, какие машины дешевеют в первую очередь?

РБК
Нюансы обучения в зрелом возрасте, или Почему полезно заняться музыкой в 35 лет Нюансы обучения в зрелом возрасте, или Почему полезно заняться музыкой в 35 лет

Может ли музыка помочь обрести новый опыт?

Psychologies
Домой из «Дома-2» Домой из «Дома-2»

«Нереалити»: русская провинция в сериале Анны Пармас

Weekend
«Русская кухня: от мифа к науке»: как и почему менялись кулинарные традиции и вкусы людей «Русская кухня: от мифа к науке»: как и почему менялись кулинарные традиции и вкусы людей

Отрывок из книги «Русская кухня: от мифа к науке» — о рыбе в СССР

N+1
Рецензируем «Всё везде и сразу» — наверно лучшее, что попадет в наши кинозалы в этом году Рецензируем «Всё везде и сразу» — наверно лучшее, что попадет в наши кинозалы в этом году

«Всё везде и сразу» — представь, будто у Нолана проснулось чувство юмора

Maxim
Некрасивые истории красивого кино: что осталось за кадром советских фильмов Некрасивые истории красивого кино: что осталось за кадром советских фильмов

Что скрывает знаменитое советское кино?

VOICE
Измена — в природе мужчин: так ли это? Измена — в природе мужчин: так ли это?

Почему мы думаем, что изменять склонны именно мужчины

Psychologies
Беспощадная цензура: 5 запрещенных советских фильмов Беспощадная цензура: 5 запрещенных советских фильмов

В СССР прежде чем фильму доползти до экранов нужно было пройти проверку цензурой

Популярная механика
10 фактов о долларе в день его рождения 10 фактов о долларе в день его рождения

Вспоминаем самые интересные факты о самой популярной в мире валюте

Maxim
Как выбрать пылесос для дома, чтобы убираться с удовольствием Как выбрать пылесос для дома, чтобы убираться с удовольствием

Пылесосы — традиционный, беспроводной, а может вообще робот?

CHIP
6 продуктов, которые точно не помогут похудеть 6 продуктов, которые точно не помогут похудеть

Пищевые ловушки здоровых продуктов

Популярная механика
Без кота жизнь не та: 35 интересных фактов про кошек Без кота жизнь не та: 35 интересных фактов про кошек

Факты о кошках: 35 наблюдений о пушистых хищниках

Популярная механика
Сырой материал Сырой материал

Почему сейчас данные важнее алгоритмов их обработки

Forbes
Екатерина Осипенко: «Женщине достаточно заговорить, чтобы сразу стало понятно, сколько ей лет» Екатерина Осипенко: «Женщине достаточно заговорить, чтобы сразу стало понятно, сколько ей лет»

Красивый голос – показатель качества здоровья, уровня образованности

Здоровье
Кейт Уинслет Кейт Уинслет

«Чтобы выглядеть сексуально, необязательно быть похожей на шланг от пылесоса»

Здоровье
Куда ни кинь, всюду Кын Куда ни кинь, всюду Кын

«Подельники»: закон в отдельно взятой деревне

Weekend
Постапокалипсис сегодня Постапокалипсис сегодня

Как кино описывает мир после катастрофы

Weekend
Илья Ильф и Евгений Петров: пять книг, которые стоит прочитать Илья Ильф и Евгений Петров: пять книг, которые стоит прочитать

Что, помимо "12 стульев" и "Золотого теленка", безусловно заслуживает внимания

Esquire
Одержимость памятью: как воспоминания помогают нам отпускать прошлое Одержимость памятью: как воспоминания помогают нам отпускать прошлое

Почему возвращение к прошлому опыту и работа с горем могут быть полезны

Psychologies
Открыть в приложении