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
За что тебя накажет карма? Рассказывает индийский йогин и философ За что тебя накажет карма? Рассказывает индийский йогин и философ

Карма никого не наказывает

Cosmopolitan
Полезные привычки для здоровья мозга: 5 советов, к которым стоит прислушаться Полезные привычки для здоровья мозга: 5 советов, к которым стоит прислушаться

Отрывок из книги Джона Рэндольфа «Таблетка для мозга»

Популярная механика
Истекающие кровью: почему нас всех так пугает менструация Истекающие кровью: почему нас всех так пугает менструация

Менструация — табу: почему люди так стесняются этой темы?

VOICE
Из проститутки в пираты и другие 10 необычных фактов из жизни Homo sapiens Из проститутки в пираты и другие 10 необычных фактов из жизни Homo sapiens

Уточки путешественницы, разрешение на бороду и другие интересные факты из жизни

Популярная механика
«Джулия»: сериал о том, как одна женщина и ее кулинарное шоу изменили Америку «Джулия»: сериал о том, как одна женщина и ее кулинарное шоу изменили Америку

«Джулия»: бывшая шпионка Джулия Чайлд решила попробовать себя в кулинарии

Forbes
Зачем живые любят друг друга. Глава вторая, в которой слоны действуют нелогично, а улитки — предсказуемо Зачем живые любят друг друга. Глава вторая, в которой слоны действуют нелогично, а улитки — предсказуемо

Алексей Алексенко о происхождении секса и других неразгаданных тайнах

СНОБ
Нейробиолог Элисон Барт: что мы знаем и чего не знаем о мозге Нейробиолог Элисон Барт: что мы знаем и чего не знаем о мозге

Отрывок из сборника эссе нейробиологов «Мозговой трест»

СНОБ
8 фильмов о том, есть ли жизнь после измены 8 фильмов о том, есть ли жизнь после измены

Подборка фильмов о том, как переживают измены в разных уголках планеты

Psychologies
Какой бывает самая сильная боль, которую может испытать человек: 5 видов Какой бывает самая сильная боль, которую может испытать человек: 5 видов

Иногда боль бывает настолько сильной, что ее буквально невозможно терпеть

Вокруг света
Как похудеть: 9 упражнений и советы экспертов Как похудеть: 9 упражнений и советы экспертов

Рассказываем, как похудеть, тренируясь дома

РБК
Умный дом без интернета: возможно ли это? Умный дом без интернета: возможно ли это?

Сможет ли умный дом работать без интернета

CHIP
5 продуктов, которые поднимут вам настроение. Забудьте про чипсы и шоколад! 5 продуктов, которые поднимут вам настроение. Забудьте про чипсы и шоколад!

Если вам хочется заесть свои печали, то поднять настроение можно здоровой пищей

Популярная механика
«Страха нет, есть желание двигаться быстрее»: почему российский автоматизатор маркетинга Mindbox не боится идти на Запад «Страха нет, есть желание двигаться быстрее»: почему российский автоматизатор маркетинга Mindbox не боится идти на Запад

Основатель и гендиректор Mindbox — как бизнесу формировать запас прочности

VC.RU
Пиррова победа или победоносное поражение? Пиррова победа или победоносное поражение?

Истоки Советско-финляндской войны следует искать в предвоенной истории отношений

Дилетант
Как стресс влияет на репродуктивную систему: 5 научных фактов Как стресс влияет на репродуктивную систему: 5 научных фактов

Взаимосвязь стресса и фертильности изучается во всем мире уже много лет

Psychologies
Страшные соседи первобытных людей: вымершие животные, которых пережило человечество Страшные соседи первобытных людей: вымершие животные, которых пережило человечество

Огромные чудовища, живших в одно время с человеком

ТехИнсайдер
Что такое эмоциональные качели и как избежать манипуляций в отношениях Что такое эмоциональные качели и как избежать манипуляций в отношениях

Есть те, кто считает, что буря страстей — залог крепкой привязанности

РБК
Низко и медленно: что такое лоурайдеры и как они устроены Низко и медленно: что такое лоурайдеры и как они устроены

Лоурайдеры: как они возникли и завоевали мир

РБК
Как в кино: какие сценарии разыгрывает наше подсознание Как в кино: какие сценарии разыгрывает наше подсознание

Хотите узнать, чем все закончится в вашей истории и чем сердце успокоится?

Psychologies
Как не верить всему, что приходит нам в голову: 3 техники Как не верить всему, что приходит нам в голову: 3 техники

Что мы можем сделать, чтобы научиться отделять свои домыслы от реальности?

Psychologies
Стюардесса из «Экипажа» и Алена Савина в «Чародеях»: вспоминаем лучшие роли Александры Яковлевой Стюардесса из «Экипажа» и Алена Савина в «Чародеях»: вспоминаем лучшие роли Александры Яковлевой

Самые яркие роли актрисы Александры Яковлевой

Maxim
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
Поворот к любви и дружбе: как «новая этика» и кризис влияют на нас Поворот к любви и дружбе: как «новая этика» и кризис влияют на нас

Почему сегодня люди ищут настоящую дружбу и искреннюю любовь?

Psychologies
5 фантастических достижений медицины, в которые трудно поверить 5 фантастических достижений медицины, в которые трудно поверить

Перед вами подборка невероятных прорывов в области медицины последних лет

Популярная механика
Одна вокруг света: «ванные» с вулканическим обогревом и крепость инков Одна вокруг света: «ванные» с вулканическим обогревом и крепость инков

167-я серия о кругосветном путешествии москвички Ирины Сидоренко: Эквадор

Forbes
Туристы пересластили рацион багамских игуан виноградом Туристы пересластили рацион багамских игуан виноградом

Обыкновенные циклуры пользуются большой популярностью у туристов

N+1
Омолодит и украсит: как подобрать челку по форме лица Омолодит и украсит: как подобрать челку по форме лица

Уак правильно подобрать челку по форме лица?

VOICE
Австралийцы выпустили в природу 80 лягушек вымирающего вида Австралийцы выпустили в природу 80 лягушек вымирающего вида

Литории Спенсера почти вымерли из-за грибковой инфекции и лесных пожаров

N+1
«Все, что я делал до, не имеет сейчас смысла». Ладо Кватания — о переходе от клипов к полному метру, борьбе конформизма с идеализмом и сравнениях «Все, что я делал до, не имеет сейчас смысла». Ладо Кватания — о переходе от клипов к полному метру, борьбе конформизма с идеализмом и сравнениях

Режиссер Ладо Кватания — о “Казни”, сравнениях с Финчером и корейцами

Esquire
Открыть в приложении