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

Знак камикадзе и самураев: 4 значения сакуры, о которых вы могли не знать Знак камикадзе и самураев: 4 значения сакуры, о которых вы могли не знать

Она была символом самураев, ее рисовали на своих самолетах летчики-камикадзе

Вокруг света
Астрономы подтвердили зарождающуюся массивную экзопланету у звезды AB Возничего Астрономы подтвердили зарождающуюся массивную экзопланету у звезды AB Возничего

Астрономы подтвердили наличие массивной протопланеты возле звезды AB Возничего

N+1
Что лучше: бег или скакалка? Что лучше: бег или скакалка?

Бег или скакалка — что лучше сжигает жир и развивает выносливость

Maxim
Почему нельзя оправдывать вербальную агрессию Почему нельзя оправдывать вербальную агрессию

Объясняем, почему вербальная агрессия — это безусловное зло

Psychologies
История солистки Roxette Мари Фредрикссон «Любовь к жизни» История солистки Roxette Мари Фредрикссон «Любовь к жизни»

Солистка группы Roxette Мари Фредрикссон честно рассказала свою биографию

СНОБ
«Все везде и сразу»: абсурдистский блокбастер о сложных отношениях между женщинами «Все везде и сразу»: абсурдистский блокбастер о сложных отношениях между женщинами

«Все везде и сразу» — абсурдистский блокбастер и одновременно фем-драма

Forbes
«Мама заявила, что я ей больше не дочь» «Мама заявила, что я ей больше не дочь»

Что делать, если ваша мама пытается вами манипулировать?

Psychologies
6 продуктов для здоровья кишечника: почему они важны 6 продуктов для здоровья кишечника: почему они важны

В каких продуктах содержится больше всего пробиотиков?

Популярная механика
По горам Таджикистана: 3 маршрута для походов разного уровня сложности По горам Таджикистана: 3 маршрута для походов разного уровня сложности

Маршруты открывают уникальные природные красоты Таджикистана

Вокруг света
Подружиться со своим страхом: почему рак — это подарок Подружиться со своим страхом: почему рак — это подарок

Наша героиня, выздоровевшая после рака груди, делится своими размышлениями

Psychologies
Зачем просить прощения Зачем просить прощения

Что делать человеку, которого много лет мучает совесть

СНОБ
«Обладали абсолютным иммунитетом»: кем были первые диктаторы «Обладали абсолютным иммунитетом»: кем были первые диктаторы

Почему родился миф о жестоком и авторитарном правителе, захватившем власть силой

Вокруг света
Принцесса Диана без короны и «случайный кадр»: что нужно знать о легендарном фотографе Патрике Демаршелье Принцесса Диана без короны и «случайный кадр»: что нужно знать о легендарном фотографе Патрике Демаршелье

Патрик Демаршелье снимал супермоделей и принцессу Диану, сотрудничал с Pirelli

Esquire
Ветеран киллерских действий Ветеран киллерских действий

«Флешбэк»: еще одно последнее дело Лиама Нисона

Weekend
Моногамия, полигамия, полиамория: как любовные отношения превратились в проект Моногамия, полигамия, полиамория: как любовные отношения превратились в проект

Чем различаются моногамия, полигамия и полиамория и причем здесь ромкомы

Forbes
Совсем не идеальная! 10 ошибок Беллы Хадид, которые мы ни за что не повторим Совсем не идеальная! 10 ошибок Беллы Хадид, которые мы ни за что не повторим

Наш личный топ неудачных выходов Беллы Хадид - учимся на ошибках!

Cosmopolitan
Впервые замуж в 42: история любви Кортни Кардашьян и Трэвиса Баркера Впервые замуж в 42: история любви Кортни Кардашьян и Трэвиса Баркера

Как старшая из сестер суперизвестного клана искала свою любовь?

VOICE
Палеоантропологи обнаружили в Колыбели человечества пяточную кость гоминина Палеоантропологи обнаружили в Колыбели человечества пяточную кость гоминина

Палеоантропологи исследовали пяточную кость, обнаруженную во время раскопок

N+1
Нефть, ретейл, перевозки: на чем зарабатывают богатейшие self-made женщины в мире Нефть, ретейл, перевозки: на чем зарабатывают богатейшие self-made женщины в мире

На чем разбогатели self-made женщины

Forbes
Как в СССР появились БОРЗые: 5 самых известных тунеядцев Как в СССР появились БОРЗые: 5 самых известных тунеядцев

Они были не бездельниками, а людьми творческих профессий

Вокруг света
«Я желаю ей обычной жизни» «Я желаю ей обычной жизни»

Как жить с первичным иммунодефицитом

СНОБ
Время твоего рождения расскажет всё о твоих отношениях: объясняют астрологи Время твоего рождения расскажет всё о твоих отношениях: объясняют астрологи

Именно от времени рождения зависит, какая планета станет твоим покровителем

Cosmopolitan
Спал на голом матрасе и мог не делать домашку: как воспитывали Илона Маска Спал на голом матрасе и мог не делать домашку: как воспитывали Илона Маска

Как Илона и его брата с сестрой воспитывала экстравагантная мама Мэй Маск

Cosmopolitan
«В Европе женщины взрослеют»: как эмигрантки адаптируются к жизни в другой стране «В Европе женщины взрослеют»: как эмигрантки адаптируются к жизни в другой стране

Есть ли гендерные различия в эмиграции и как женщины ищут себя в новой стране

Forbes
Дорогу осилят Дорогу осилят

Крупным планом — Олег Гаас, Даниил Феофанов, Кузьма Котрелёв, Антон Лобан

OK!
Щуркины рассветы Щуркины рассветы

Ракшеобразные — птицы с широчайшим цветовым диапазоном оперения

Наука и жизнь
«Гений места». Краткий гид по российским автохтонным винам «Гений места». Краткий гид по российским автохтонным винам

В чем уникальность атохтонных вин?

СНОБ
Как покорить любого мужчину: Майя Плисецкая объяснила всё одной фразой Как покорить любого мужчину: Майя Плисецкая объяснила всё одной фразой

«Оставить после себя след в человеке — вот главное», — говорила балерина

Cosmopolitan
Алена Хмельницкая: «У меня нет стопроцентного амплуа положительной героини» Алена Хмельницкая: «У меня нет стопроцентного амплуа положительной героини»

Мои дамочки достаточно сложные и стервозные, и я их люблю

Караван историй
Промывка двигателя — что это такое, составы, когда требуется Промывка двигателя — что это такое, составы, когда требуется

Загрязнения могут привести к поломке двигателя, поэтому необходима его промывка

РБК
Открыть в приложении