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

Дисания, бессонница и морские выдры: 20 завораживающих фактов о сне Дисания, бессонница и морские выдры: 20 завораживающих фактов о сне

Как связана Луна со сном и почему трудно проснуться в понедельник?

Популярная механика
Женщина, придумавшая стеклоочистители: как на самом деле появились дворники для авто Женщина, придумавшая стеклоочистители: как на самом деле появились дворники для авто

Путь автомобильных стеклоочистителей к современному виду занял почти 60 лет

ТехИнсайдер
Что нужно женщине в 18, 35, 55: цитата Софи Такер, избавившей мир от стереотипов Что нужно женщине в 18, 35, 55: цитата Софи Такер, избавившей мир от стереотипов

Актрису Софи Такер можно было бы назвать первой последовательницей бодипозитива

Cosmopolitan
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
Истекающие кровью: почему нас всех так пугает менструация Истекающие кровью: почему нас всех так пугает менструация

Менструация — табу: почему люди так стесняются этой темы?

VOICE
«Из-за служебного романа потеряла любимую работу. Теперь не могу найти свое место» «Из-за служебного романа потеряла любимую работу. Теперь не могу найти свое место»

Как помочь себе найти жизненную цель?

Psychologies
Как сербская старушка стала одной из самых массовых серийных убийц в истории Как сербская старушка стала одной из самых массовых серийных убийц в истории

Нелюдимая старушка Анна де Пиштонья сжила со свету от 50 до 150 человек

Cosmopolitan
Худшие способы утешить человека в беде: 4 фразы Худшие способы утешить человека в беде: 4 фразы

Что нельзя говорить человеку, которому плохо?

Psychologies
Как вернуть бывшего: психолог комментирует советы блогеров Как вернуть бывшего: психолог комментирует советы блогеров

Мы собрали наиболее часто встречающиеся в блогосфере советы, как вернуть бывшего

Psychologies
Существовавшая не менее 66 миллионов лет структура экосистем исчезнет из-за человека Существовавшая не менее 66 миллионов лет структура экосистем исчезнет из-за человека

U-образная зависимость размера тела от типа питания

N+1
«Если у тебя есть фонтан, заткни его»: самые крылатые афоризмы Козьмы Пруткова, которые стыдно не знать «Если у тебя есть фонтан, заткни его»: самые крылатые афоризмы Козьмы Пруткова, которые стыдно не знать

Рожденные Козьмой Прутковым афоризмы не просто живы, но и злободневны

Maxim
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
Вот как навсегда избавиться от сорняков, не навредив растениям: советы, которые мало кто знает Вот как навсегда избавиться от сорняков, не навредив растениям: советы, которые мало кто знает

Справиться с сорняками нелегко, но эти советы сильно облегчат вашу работу

Популярная механика
Табло со статистикой смертей в ДТП увеличили количество аварий на дорогах Техаса Табло со статистикой смертей в ДТП увеличили количество аварий на дорогах Техаса

Табло со статистикой смертей на дорогах Техаса отвлекли водителей от дороги

N+1
От мангала до гамака От мангала до гамака

По всем правилам обустраиваем зону отдыха на даче для всей семьи

Лиза
Режут? Терпи! 5 самых болезненных пластических операций Режут? Терпи! 5 самых болезненных пластических операций

Красота — страшная сила, которая иногда требует страшного терпения

VOICE
Цихлид и скатов научили прибавлять и вычитать единицу Цихлид и скатов научили прибавлять и вычитать единицу

Цихлиды и скаты понимают арифметические операции

N+1
Атлас Преисподней: путеводитель по загробному миру Атлас Преисподней: путеводитель по загробному миру

Как выглядит ад в разных культурах

ТехИнсайдер
Почему еда хранится долго и при чём здесь кислород? Почему еда хранится долго и при чём здесь кислород?

Может ли что-то настоящее проходить сквозь стены?

Наука и жизнь
5 фактов об автомобилях, которые должен знать даже «чайник» 5 фактов об автомобилях, которые должен знать даже «чайник»

5 вещей, которые должен знать современный водитель

Популярная механика
Только не падайте: 30 чертовски забавных и интересных фактов со всего мира Только не падайте: 30 чертовски забавных и интересных фактов со всего мира

Кто живет с тремя сердцами?

Популярная механика
Как подготовиться к беговому марафону, если ты новичок Как подготовиться к беговому марафону, если ты новичок

Какие шаги нужно предпринять начинающему бегуну

Популярная механика
Полный Handmade Полный Handmade

8 чистящих средств, которые можно сделать своими руками

Лиза
Погода в доме: как сохранить устойчивые отношения в коллективе во время кризиса Погода в доме: как сохранить устойчивые отношения в коллективе во время кризиса

Как вести себя руководителю в кризисные времена

Inc.
Как определить уровень пестицидов и чем они опасны Как определить уровень пестицидов и чем они опасны

Как обезопасить себя от пестицидов, содержащихся в большинстве овощей и фруктов?

Популярная механика
Как передвинуть маяк с места на место? Как передвинуть маяк с места на место?

Чтобы спасти маяк, группа инженеров и рабочих бросила вызов силам природы

Популярная механика
Из-за пудинга и собаки: за что королева Елизавета II увольняла своих слуг Из-за пудинга и собаки: за что королева Елизавета II увольняла своих слуг

Корги, виски, слизняки и другие поводы для увольнения от Елизаветы II

Cosmopolitan
«Прошу прощения»: как извиняться правильно «Прошу прощения»: как извиняться правильно

Почему нам сложно просить прощения, а извинения не всегда звучат убедительно?

Psychologies
Раны и уколы: чемпионка рассказала, как сражаются профессиональные фехтовальщики Раны и уколы: чемпионка рассказала, как сражаются профессиональные фехтовальщики

Разбираемся в правилах фехтования

Популярная механика
Перед жертвоприношением на вулкане инки дали детям коку и аяуаску Перед жертвоприношением на вулкане инки дали детям коку и аяуаску

Ученые провели токсикологический анализ останков, найденных в Перу

N+1
Открыть в приложении