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
Тайны императорского гардероба Тайны императорского гардероба

Лучшая в мире коллекция мужского костюма конца XVII — первой четверти XVIII века

Дилетант
Кто виновен в стрельбе в детском саду: рассуждает психиатр Кто виновен в стрельбе в детском саду: рассуждает психиатр

Многие задаются вопросом: почему целью стрелка стал детский сад?

Psychologies
Бесконечная жадность и нежелание развиваться — что не так с компанией Apple Бесконечная жадность и нежелание развиваться — что не так с компанией Apple

Есть много причин любить Apple, но причин ее ненавидеть не меньше

Maxim
Метеорологи научились предсказывать аномальную жару на море в течение сезона Метеорологи научились предсказывать аномальную жару на море в течение сезона

Морскими волнами тепла называют периоды экстремально высокой температуры воды

N+1
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 Грант Петти стал миллиардером благодаря производству кинооборудования Как Грант Петти стал миллиардером благодаря производству кинооборудования

Как презрение к аутсорсингу и армия ютуберов могут привести бизнес к процветанию

Forbes
Физики из CMS уточнили массу топ-кварка Физики из CMS уточнили массу топ-кварка

Повторная обработка части данных о рождении топ-кварковых пар

N+1
Прекрати стареть сейчас: 7 секретов, чтобы выглядеть и чувствовать себя моложе Прекрати стареть сейчас: 7 секретов, чтобы выглядеть и чувствовать себя моложе

Старение — часть жизни, которую мы не можем остановить, но можем замедлить

Cosmopolitan
Как понять женщину: 5 книг, которые помогут разобраться в устройстве женской психологии Как понять женщину: 5 книг, которые помогут разобраться в устройстве женской психологии

Книги, которые помогут погрузиться во внутренний мир женщины и лучше понять его

Популярная механика
Искусство уничтожения Искусство уничтожения

Художники после Второй мировой отказались от созидания и занялись разрушением

Weekend
Не судьба: 7 признаков того, что парфюм тебе не подошел Не судьба: 7 признаков того, что парфюм тебе не подошел

Как понять, что духи тебе не подходят?

The Voicemag
От Елизаветы II до Натальи Водяновой: 10 кукол Barbie в виде звезд От Елизаветы II до Натальи Водяновой: 10 кукол Barbie в виде звезд

Вспоминаем куклы Barbie в виде медийных личностей

РБК
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
Атлас Преисподней: путеводитель по загробному миру Атлас Преисподней: путеводитель по загробному миру

Как выглядит ад в разных культурах

TechInsider
Физиологические методы борьбы со стрессом: 5 проверенных практик Физиологические методы борьбы со стрессом: 5 проверенных практик

Как правильно обращаться с телом, чтобы достичь душевной гармонии

Psychologies
Как живут аргентинцы и чему у них можно научиться (а чему не стоит) Как живут аргентинцы и чему у них можно научиться (а чему не стоит)

Чему можно научиться, живя в Аргентине?

РБК
Русский путь через мост Sant’Angelo. Памяти Александра Тимофеевского Русский путь через мост Sant’Angelo. Памяти Александра Тимофеевского

Воспоминания о Александре Тимофеевском

СНОБ
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
Как я рассталась с тираном: план побега из абьюза Как я рассталась с тираном: план побега из абьюза

Сколько нужно времени, чтобы осознать, что вы стали жертвой абьюзивных отношений

Psychologies
Чудовищный эксперимент с медсестрами: почему они были готовы убивать пациентов? Чудовищный эксперимент с медсестрами: почему они были готовы убивать пациентов?

XX век — век чудовищных психологических экспериментов над людьми

Cosmopolitan
«Я конквистадор в панцире железном…» «Я конквистадор в панцире железном…»

В России ещё на рубеже XIX–XX веков утвердился образ испанских конкистадоров

Дилетант
Как посевной инвестор Анна Фан создала лучшее в мире портфолио из стартапов Как посевной инвестор Анна Фан создала лучшее в мире портфолио из стартапов

Анна Фан умеет разглядеть потенциал стартапа в самом начале его пути

Forbes
Физики уточнили вклад антигиперонов в рождение антипротонов в протон-гелиевых столкновениях Физики уточнили вклад антигиперонов в рождение антипротонов в протон-гелиевых столкновениях

Физики сообщили о детальном исследовании процессов рождения антипротонов

N+1
Похудеть и подтянуть мышцы в руках: 5 простых упражнений для дома Похудеть и подтянуть мышцы в руках: 5 простых упражнений для дома

Комплекс упражнений для дома, чтобы укрепить мышцы рук

The Voicemag
Воспитание в эпоху перемен: за что нас будут критиковать дети? Воспитание в эпоху перемен: за что нас будут критиковать дети?

Как правильно растить ребенка? Быть строгим родителем или давать полную свободу?

Psychologies
«Ты не пройдёшь!» кто ловит космических странников на пути к земле «Ты не пройдёшь!» кто ловит космических странников на пути к земле

Как Юпитер и Сатурн защищают Солнечную систему от непрошенных гостей

Наука и жизнь
Как правильно измерять температуру: выбираем самый точный термометр Как правильно измерять температуру: выбираем самый точный термометр

Какой из градусников лучше именно для вас

Популярная механика
Нездоровый ажиотаж: какие лекарства раскупали россияне в марте Нездоровый ажиотаж: какие лекарства раскупали россияне в марте

В марте в России резко выросли продажи практически всех лекарственных препаратов

Forbes
Можно ли выпасть во время катания на американских горках и другие интересные факты о парке развлечений Можно ли выпасть во время катания на американских горках и другие интересные факты о парке развлечений

Выясняем все подробности о создании и устройстве парка аттракционов

Популярная механика
Открыть в приложении