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

«Воображаемый враг: Иноверцы в средневековой иконографии» «Воображаемый враг: Иноверцы в средневековой иконографии»

Как европейские художники изображали еретиков, грешников и нехристиан

N+1
Как вырастить картофель, не прикасаясь к лопате Как вырастить картофель, не прикасаясь к лопате

Веселые методики выращивания картофеля

Maxim
Женщина-собственница: чем ты рискуешь, если считаешь мужчину своим имуществом Женщина-собственница: чем ты рискуешь, если считаешь мужчину своим имуществом

«Мой мужчина должен быть только моим» — чем это может обернуться на практике?

Cosmopolitan
Паркинсон, полиомиелит, паралич: карьера звезд с неизлечимыми болезнями Паркинсон, полиомиелит, паралич: карьера звезд с неизлечимыми болезнями

Знаменитости, которые преодолели свои заболевания и продолжили карьеру

VOICE
Как общаться с близким человеком, который испытывает тревогу Как общаться с близким человеком, который испытывает тревогу

Чем помочь близкому, которого захлестнула тревога?

Psychologies
Мерцающий огонь добавил динамики палеолитическим гравюрам Мерцающий огонь добавил динамики палеолитическим гравюрам

Ученые исследовали гравюры мадленской археологической культуры

N+1
«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
Где взять энергию Где взять энергию

Простые и эффективные способы, которые помогут подзарядить внутренние батарейки

Лиза
Чудовищный эксперимент с медсестрами: почему они были готовы убивать пациентов? Чудовищный эксперимент с медсестрами: почему они были готовы убивать пациентов?

XX век — век чудовищных психологических экспериментов над людьми

Cosmopolitan
«Тайные агенты Ватикана»: почему мир невзлюбил иезуитов «Тайные агенты Ватикана»: почему мир невзлюбил иезуитов

Кто такие иезуиты и как заработали дурную репутацию?

Вокруг света
Какие подкасты слушать в кризисный период — выбор Inc. Какие подкасты слушать в кризисный период — выбор Inc.

Подкаста, которые могут помочь во время кризиса

Inc.
Можно ли выпасть во время катания на американских горках и другие интересные факты о парке развлечений Можно ли выпасть во время катания на американских горках и другие интересные факты о парке развлечений

Выясняем все подробности о создании и устройстве парка аттракционов

Популярная механика
Трудоголизм — новая религия: почему нам нравится работать Трудоголизм — новая религия: почему нам нравится работать

Зачем мы так много работаем, с какой стати этим гордимся?

Psychologies
Как просто взять и убежать от тревожности Как просто взять и убежать от тревожности

Как справиться со стрессом и найти в себе силы двигаться дальше?

Psychologies
В погоне за наживой и спасением души В погоне за наживой и спасением души

Произведения, посвящённые «благородным разбойникам»

Дилетант
Генетика ни при чем: эти фото близнецов показывают реальные причины старения Генетика ни при чем: эти фото близнецов показывают реальные причины старения

Почему одна женщина выглядит моложе другой, несмотря на одинаковый возраст?

Cosmopolitan
Станет хуже: 5 вещей, которые опасно делать при повышенном давлении Станет хуже: 5 вещей, которые опасно делать при повышенном давлении

Если у тебя поднялось давление, то важно не усугублять свое состояние

Cosmopolitan
Антидождь для автомобиля — что это за средство и как оно работает Антидождь для автомобиля — что это за средство и как оно работает

Как работает антидождь для автомобиля и как его выбрать?

РБК
Кто виновен в стрельбе в детском саду: рассуждает психиатр Кто виновен в стрельбе в детском саду: рассуждает психиатр

Многие задаются вопросом: почему целью стрелка стал детский сад?

Psychologies
Андрею Тарковскому — 90 лет. Как главный классик отечественного кино объяснял свои фильмы? Андрею Тарковскому — 90 лет. Как главный классик отечественного кино объяснял свои фильмы?

Андрея Тарковского легко отыскать в современном кинематографе

Esquire
20 продуктов, о высокой калорийности которых вы даже не догадывались 20 продуктов, о высокой калорийности которых вы даже не догадывались

Являются ли полезными и не жирными продукты, что лежат у вас в корзине?

Популярная механика
Пять запрещенных в США фильмов: их точно стоит посмотреть Пять запрещенных в США фильмов: их точно стоит посмотреть

Почему эти киноленты запрещены в США?

Cosmopolitan
Где взять миллиард: в каких индустриях зарабатывают богатейшие россияне Где взять миллиард: в каких индустриях зарабатывают богатейшие россияне

Богатейшие россияне работают в сфере металлургии и высоких технологий

Forbes
Небанальный Жириновский: человеческие штрихи к портрету политика Небанальный Жириновский: человеческие штрихи к портрету политика

Каким был Владимир Жириновский?

СНОБ
Онкологи рассказали, какие продукты могут снизить риск развития рака Онкологи рассказали, какие продукты могут снизить риск развития рака

Какие продукты могут снизить ваш личный риск страшной болезни

Популярная механика
Самые полезные продукты для мозга, которые улучшат память и мышление Самые полезные продукты для мозга, которые улучшат память и мышление

Важно не только постоянно тренировать мозг, но и правильно питаться

Популярная механика
Пережили две войны и советский атеизм: прогулка по деревне староверов с уникальной архитектурой XIX века Пережили две войны и советский атеизм: прогулка по деревне староверов с уникальной архитектурой XIX века

Деревня Лампово богата теремами XIX века, украшенными ажурной резьбой

Вокруг света
Пропали без следа: 4 жуткие истории массовых исчезновений Пропали без следа: 4 жуткие истории массовых исчезновений

Человек не может просто взять и раствориться в воздухе... или может?

VOICE
Длина Длина

Не все тренчи обеспечат тебе эффектные весенние образы

Cosmopolitan
Какой пылесос лучше: с мешком, с контейнером или с аквафильтром? Какой пылесос лучше: с мешком, с контейнером или с аквафильтром?

Какому типу пылесборника отдать предпочтение

CHIP
Открыть в приложении