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

Тесла Тесла

Человек из будущего

kiozk originals
Физики получили поляритоны из волн материи Физики получили поляритоны из волн материи

Физики изучили поведение поляритонов на основе волн материи

N+1
Велосипеды СССР, часть 2: от «Орленка» до «Старт-шоссе» Велосипеды СССР, часть 2: от «Орленка» до «Старт-шоссе»

Какие велосипеды для подростков, взрослых и спортсменов были в СССР

Maxim
«После родов раздражаюсь на мужа» «После родов раздражаюсь на мужа»

Что делать, если один из молодых родителей не включается в новую роль?

Psychologies
Назвала дочь в честь затонувшего судна: драматичные истории граждан Российской империи с «Титаника» Назвала дочь в честь затонувшего судна: драматичные истории граждан Российской империи с «Титаника»

Истории «российских подданных» с «Титаника»

Вокруг света
«Он делал красивых женщин настоящими»: главные работы фотографа Патрика Демаршелье «Он делал красивых женщин настоящими»: главные работы фотографа Патрика Демаршелье

Как Патрик Демаршелье покорил весь мир черно-белыми портретами

Forbes
8 вещей, которые ни в коем случае нельзя смывать в раковину: страшный сон сантехника 8 вещей, которые ни в коем случае нельзя смывать в раковину: страшный сон сантехника

Эти восемь типов загрязнений – «страшный сон» сантехника

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
Чудовищная история Бланш Монье: красавица, запертая на 25 лет Чудовищная история Бланш Монье: красавица, запертая на 25 лет

Любое заточение способно искалечить и тело, и разум человека

VOICE
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
Это опухоль, а это мигрень: как различать 6 видов головной боли Это опухоль, а это мигрень: как различать 6 видов головной боли

Головная боль бывает разной — и обнаружение причины поможет избавиться неё

Psychologies
Этнограф Варвара Кузнецова: история советской ученой, исследовавшей Чукотку Этнограф Варвара Кузнецова: история советской ученой, исследовавшей Чукотку

Как Варвара Кузнецова исследовала Чукотку без знания языка?

Популярная механика
5 мифов об удобрениях, которые сэкономят вам деньги 5 мифов об удобрениях, которые сэкономят вам деньги

Большинство книг и видеороликов тиражируют одни и те же мифы об удобрениях

Популярная механика
От А до Я: как первая буква имени женщины влияет на ее судьбу От А до Я: как первая буква имени женщины влияет на ее судьбу

Все эзотерики и экстрасенсы уверены: от твоего имени многое зависит

Cosmopolitan
Как избавиться от храпа: 6 эффективных советов для здорового сна Как избавиться от храпа: 6 эффективных советов для здорового сна

Сильно храпите во сне?

Популярная механика
Агент 355: кем была самая таинственная шпионка в истории США Агент 355: кем была самая таинственная шпионка в истории США

В книге шпионской организации код «355» расшифровывается как «Леди»

Вокруг света
Неудовлетворенные потребности: как они управляют нашим поведением Неудовлетворенные потребности: как они управляют нашим поведением

Иногда необходимо исследовать, понять и разрешить аспекты своего прошлого

Psychologies
«Я горный гид»: честный рассказ о своей профессии «могильщика спортивного альпинизма» «Я горный гид»: честный рассказ о своей профессии «могильщика спортивного альпинизма»

Александр Абрамов стал одним из первых горных гидов в России

Вокруг света
Вор или жертва: как обвиненный в плагиате Асгар Фархади стал героем своего же фильма Вор или жертва: как обвиненный в плагиате Асгар Фархади стал героем своего же фильма

Как Асгар Фархади попал в скандал с плагиатом?

Forbes
Изгнанник из рода Романовых: как сложилась жизнь великого князя, уличенного в преступлении Изгнанник из рода Романовых: как сложилась жизнь великого князя, уличенного в преступлении

Судьба великого князя Николая Романова — уникальна

Вокруг света
Почему комедия Почему комедия

Советские фильмы, которые не смогли пройти цензуру

Популярная механика
«Чем хуже жизнь, тем сильнее каждый из нас нуждается в красоте»: основательницы проекта FChairs о моде на аскетичный дизайн, винтажные буфеты и о китайских стульях «Чем хуже жизнь, тем сильнее каждый из нас нуждается в красоте»: основательницы проекта FChairs о моде на аскетичный дизайн, винтажные буфеты и о китайских стульях

Как изменились за это время рестораны и что происходит на мебельном рынке

Inc.
Первая любовь: этапы, через которые предстоит пройти нашим детям Первая любовь: этапы, через которые предстоит пройти нашим детям

Что происходит с ребенком во время первой влюбленности и как его поддержать?

Psychologies
Принять различия: как избавиться от предрассудков Принять различия: как избавиться от предрассудков

Как распознать свои скрытые предубеждения и уменьшить их влияние на нас?

Psychologies
«Что это за Россия? XIX век» «Что это за Россия? XIX век»

Борис Гройс о том, в каком времени мы живем

Weekend
За что лишают прав весной: разбор опасных ситуаций За что лишают прав весной: разбор опасных ситуаций

Нюансы, о которых необходимо помнить водителям с наступлением теплой погоды

РБК
Допинг: как он появился и почему с ним борется WADA Допинг: как он появился и почему с ним борется WADA

Что такое допинг и почему он запрещен?

Популярная механика
Диета «5 столовых ложек» Диета «5 столовых ложек»

Как похудеть на диете с точно отмеренными порциями

VOICE
Трижды безземельный Трижды безземельный

Среди противников Робин Гуда нередко фигурирует сам принц Джон

Дилетант
«Дорогой дневник»: «Нас никто не ломает» «Дорогой дневник»: «Нас никто не ломает»

Девчонки из дуэта «Дорогой дневник» — о том, почему решили работать вместе

ЖАРА Magazine
Открыть в приложении