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

Деликатный вопрос: как избавиться от урчания в животе Деликатный вопрос: как избавиться от урчания в животе

Желудок громко заявляет о себе в самый неподходящий момент?

Cosmopolitan
«Из этого леса выхода нет» «Из этого леса выхода нет»

Ладо Кватания о маньяках, Балабанове и своей «Казни»

Weekend
10 полезных продуктов на завтрак: как начать день правильно 10 полезных продуктов на завтрак: как начать день правильно

Не только овсянка и яичница — есть идеи для завтрака и повеселее

Популярная механика
Эволюционный успех воронов и ворон объяснили длинными крыльями и крупным телом и мозгом Эволюционный успех воронов и ворон объяснили длинными крыльями и крупным телом и мозгом

Орнитологи выяснили, что эволюционный успех воронов связан с длинными крыльями

N+1
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
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
«Крутой маршрут»: как Евгения Гинзбург написала одну из главных книг самиздата «Крутой маршрут»: как Евгения Гинзбург написала одну из главных книг самиздата

Евгения Гинзбург прошла через ГУЛАГ и написала книгу о женском опыте заключения

Forbes
Простой способ сделать выбор, если вы на распутье Простой способ сделать выбор, если вы на распутье

Это очень трудно — решиться и сделать то, чего раньше никогда не делали

Psychologies
Картуш и его шайка Картуш и его шайка

«Нет ни дня, чтобы не казнили кого-то из шайки Картуша»

Дилетант
Воспоминания об Андрее Тарковском Воспоминания об Андрее Тарковском

Каким был режиссер Андрей Тарковский?

СНОБ
6 простых шагов, которые помогут быстро и правильно похудеть 6 простых шагов, которые помогут быстро и правильно похудеть

Как помочь себе похудеть?

Популярная механика
Технологии в музеях: как антибликовое стекло защищает ценные экспонаты и предметы искусства Технологии в музеях: как антибликовое стекло защищает ценные экспонаты и предметы искусства

Разработка и оформление витрин экспозиции ― важный этап для музейной выставки

Популярная механика
Джонатан Франзен: «Перекрестки». Отрывок из нового романа Джонатан Франзен: «Перекрестки». Отрывок из нового романа

Отрывок из романа «Перекрестки» — о семье пастора в Америке 1970-х

СНОБ
Алиса Вокс. Алиса из Ленинграда Алиса Вокс. Алиса из Ленинграда

Нужно отдать должное Шнурову, он был крутым конъюнктурщиком — в хорошем смысле

Коллекция. Караван историй
Разум и чувства Разум и чувства

Нестандартное планировочное решение и минималистская стилистика

SALON-Interior
«Накручиваю себя, когда возникают проблемы со здоровьем» «Накручиваю себя, когда возникают проблемы со здоровьем»

Связаны ли возраст и увеличение числа болезней?

Psychologies
На черепе гоминина из Дманиси нашли три травматических повреждения На черепе гоминина из Дманиси нашли три травматических повреждения

Изменение костной ткани гоминина, возможно, связано с инфекционным заболеванием

N+1
Музыкант и актер Игорь Титов — о внутренних конфликтах Музыкант и актер Игорь Титов — о внутренних конфликтах

Артист Игорь Титов — о словах мастера и кризисе 30-летних

РБК
Как вера помогает радоваться жизни Как вера помогает радоваться жизни

Как вера помогает восстановить связь с окружающим миром

Psychologies
Маргарет Тэтчер — краткая биография первой женщины с Даунинг-стрит Маргарет Тэтчер — краткая биография первой женщины с Даунинг-стрит

Как жила и за что боролась Маргарет Тэтчер

СНОБ
Жилище всем на зависть: 3 главных архитектора в мире насекомых Жилище всем на зависть: 3 главных архитектора в мире насекомых

Сложные гнезда создают не только муравьи

Вокруг света
Как прокачать мозг? Полезные продукты, которые улучшат память и мышление Как прокачать мозг? Полезные продукты, которые улучшат память и мышление

Эти продукты помогут улучшить ваше мышление, память и внимательность

ТехИнсайдер
Барбара Шер: «Кто сказал, что мечты не приносят денег?» Барбара Шер: «Кто сказал, что мечты не приносят денег?»

Барбара Шер — как страшно начинать даже то, что вам нравится

Psychologies
Полное лицо: можно ли исправить и как это правильно сделать Полное лицо: можно ли исправить и как это правильно сделать

Существует много способов сделать лицо более худым

РБК
Квартирный вопрос и нестабильность: что мешает россиянкам заводить детей? Квартирный вопрос и нестабильность: что мешает россиянкам заводить детей?

Почему российские женщины откладывают материнство?

Psychologies
Где проще общаться — в Сети или в реальной жизни? 69% людей считают, что в Сети Где проще общаться — в Сети или в реальной жизни? 69% людей считают, что в Сети

Почему люди считают, что знакомиться в интернете значительно проще

Cosmopolitan
«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
«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
Челюсти в фокусе: 5 нападений акул на людей, которые потрясли мир Челюсти в фокусе: 5 нападений акул на людей, которые потрясли мир

Благодаря ученым мы все больше и больше узнаем об акулах

Вокруг света
Удивительные факты о древних людях: истории от антрополога Станислава Дробышевского Удивительные факты о древних людях: истории от антрополога Станислава Дробышевского

Вся правда о жизни древних людей

Популярная механика
Открыть в приложении