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
Сушите весла Сушите весла

Почему ограничения изменят рынок суперъяхт во всем мире и помешают его развитию

Forbes Life
«Политическое служение съело мою плоть»: правдивая биография Бенджамина Франклина «Политическое служение съело мою плоть»: правдивая биография Бенджамина Франклина

Франклин — это американский аналог Петра Первого и Михаила Ломоносова

Вокруг света
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
5 плохих и 5 хороших способов закончить отношения 5 плохих и 5 хороших способов закончить отношения

Есть способы расстаться по-хорошему и без взаимных обид

Psychologies
Cristiano Ronaldo Cristiano Ronaldo

Криштиану Роналду — самый узнаваемый спортсмен на планете

ЖАРА Magazine
Интервальное голодание с умом: 6 ошибок, которые помешают худеть Интервальное голодание с умом: 6 ошибок, которые помешают худеть

Система интервального голодания подкупает своей простотой

VOICE
5 мифов о космосе на большом экране: какие абсурдные киноляпы замечают космонавты 5 мифов о космосе на большом экране: какие абсурдные киноляпы замечают космонавты

Какие несостыковки в фильмах о космосе космонавты замечают чаще всего

Популярная механика
Отец киборгов: как нейроученый вживлял электроды в мозг и вернул речь парализованному Отец киборгов: как нейроученый вживлял электроды в мозг и вернул речь парализованному

Как Филип Кеннеди пытался взломать нейронный код речи

Forbes
Аффирмации на богатство и изобилие — 35 самых действенных Аффирмации на богатство и изобилие — 35 самых действенных

Аффирмации имеют силу. Они больше чем просто слова

Cosmopolitan
Почему полезно злиться на партнера: 3 важных вывода Почему полезно злиться на партнера: 3 важных вывода

Можно ли воспользоваться раздражением как инструментом для развития отношений

Psychologies
Письма из эмиграции: что русские интеллигенты писали о загранице, а иностранцы — об СССР Письма из эмиграции: что русские интеллигенты писали о загранице, а иностранцы — об СССР

Русские и советские граждане за последние 100 лет мигрировали не раз

Esquire
Как панды симулируют беременность, почему петух не глохнет от собственного кукареканья и другие 10 удивительных фактов Как панды симулируют беременность, почему петух не глохнет от собственного кукареканья и другие 10 удивительных фактов

Морской лев спасает жизни людям, а в Швейцарии решается вопрос о морских свинках

Популярная механика
Домой из «Дома-2» Домой из «Дома-2»

«Нереалити»: русская провинция в сериале Анны Пармас

Weekend
Сколько стоит путевка в «ад», зачем русские разморозили доисторических червей и еще 25 крутых фактов Сколько стоит путевка в «ад», зачем русские разморозили доисторических червей и еще 25 крутых фактов

27 шокирующих, забавных и немного грустных фактов

Популярная механика
Новое время или древняя Античность: когда люди впервые заговорили о существовании НЛО? Новое время или древняя Античность: когда люди впервые заговорили о существовании НЛО?

Многие считают, что наблюдение НЛО – сугубо современное явление. Но это не так

ТехИнсайдер
Загадочные письма Серклвилля: как один человек держал в страхе целый город Загадочные письма Серклвилля: как один человек держал в страхе целый город

История о любителе шпионить за людьми

Cosmopolitan
Испытано на себе: печальная правда о правильном питании Испытано на себе: печальная правда о правильном питании

Правильное питание в актуальной трактовке имеет мало общего со здоровым питанием

VOICE
«Мне стыдно быть девочкой» «Мне стыдно быть девочкой»

Как помочь подростку принять собственное тело?

Psychologies
MESSENGER подтвердил существование магнитных бурь на Меркурии MESSENGER подтвердил существование магнитных бурь на Меркурии

Планетологи наблюдала меркурианскую бурю весной 2015 года

N+1
Не клеточки и не огурцы: как правильно называть принты — мы все ошибаемся Не клеточки и не огурцы: как правильно называть принты — мы все ошибаемся

Принты, которые мы часто используем и неправильно называем

Cosmopolitan
Календарь огородника: что посадить в начале лета, чтобы успеть собрать урожай осенью Календарь огородника: что посадить в начале лета, чтобы успеть собрать урожай осенью

К счастью, есть растения, которыми не поздно заниматься даже летом

Популярная механика
Поколение «сэндвич»: почему 50-летние так и не пожили в свое удовольствие Поколение «сэндвич»: почему 50-летние так и не пожили в свое удовольствие

Поколение «сэндвич» — почему их жизнь проходит в тисках между «надо» и «должен»

Psychologies
Кристоф Андре: «Умение утешать и принимать утешение может открыть перед вами множество новых путей к счастью и благополучию» Кристоф Андре: «Умение утешать и принимать утешение может открыть перед вами множество новых путей к счастью и благополучию»

Кристоф Андре, специалист по лечению тревожных и депрессивных расстройств

Здоровье
Травма свидетеля: что делать, если мы наблюдали насилие в детстве Травма свидетеля: что делать, если мы наблюдали насилие в детстве

Чем отличается травма свидетеля от травмы жертвы?

Psychologies
Длина Длина

Не все тренчи обеспечат тебе эффектные весенние образы

Cosmopolitan
6 способов не впадать в ступор во время трудного разговора 6 способов не впадать в ступор во время трудного разговора

Можно ли развить иммунитет в общении и не терять дар речи во время разговоров?

Psychologies
Может ли вертолет летать без мотора: инженерное чудо Может ли вертолет летать без мотора: инженерное чудо

Можно ли построить планер, который взлетает с помощью винта?

Популярная механика
Ученые продолжают находить в лесах Индии загадочные кувшины, погребенные под землей - их природа остается тайной Ученые продолжают находить в лесах Индии загадочные кувшины, погребенные под землей - их природа остается тайной

По всему Ассаму археологи продолжают находить все новые следы древней загадки

Популярная механика
Как общаться с близким человеком, который испытывает тревогу Как общаться с близким человеком, который испытывает тревогу

Чем помочь близкому, которого захлестнула тревога?

Psychologies
Открыть в приложении