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
Почему советские квартиры такие маленькие: раскрыта горькая причина Почему советские квартиры такие маленькие: раскрыта горькая причина

Почему СССР был такой большой страной, а квартиры в нем — такими маленькими

Cosmopolitan
Не диагностируй ближнего своего: когда использовать психологические термины опасно Не диагностируй ближнего своего: когда использовать психологические термины опасно

Как относиться к ситуации, когда обычные люди ставят диагнозы друг другу

Psychologies
Зинаида Гиппиус. В поисках утраченной любви Зинаида Гиппиус. В поисках утраченной любви

Зинаида Гиппиус — декадентская мадонна

Караван историй
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
Врачи поставили испанцу диагноз по переползающим пятнам на коже Врачи поставили испанцу диагноз по переползающим пятнам на коже

Стронгилоидоз — редкая болезнь, которую вызывает круглый червь

N+1
Смотри в оба! Смотри в оба!

Несколько самых распространенных мифов о глазах

Лиза
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
Стивен Кинг скандинавского разлива, клерк в лимбе и тролли: 8 отличных норвежских фильмов Стивен Кинг скандинавского разлива, клерк в лимбе и тролли: 8 отличных норвежских фильмов

Фильмы, по которым можно составить представление о современном кино Норвегии

Esquire
Колоссальное извержение вулкана Пэктусан произошло в конце 946 года Колоссальное извержение вулкана Пэктусан произошло в конце 946 года

Как ученые определили дату извержения вулкана Пэктусан

N+1
Математический анализ Математический анализ

Как выпускник матмеха ЛГУ Александр Евневич построил торговый бизнес

Forbes
Извилистая биография: почему древние искали источник разума в сердце Извилистая биография: почему древние искали источник разума в сердце

Как менялись наши представления о мозге

Вокруг света
Конфликт неизбежен: как в него вступить и не пожалеть? Конфликт неизбежен: как в него вступить и не пожалеть?

Почему мы избегаем выяснения отношений?

Psychologies
Разница в возрасте: может ли она помешать отношениям? Разница в возрасте: может ли она помешать отношениям?

Идеальная разница в возрасте партнеров — какая она?

Psychologies
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
Система сборов: как зарабатывает и сколько тратит Всемирное антидопинговое агентство Система сборов: как зарабатывает и сколько тратит Всемирное антидопинговое агентство

Как устроено антидопинговое агентство и кто его финансирует7

Forbes
Главные факты о раздельном питании: все за и против Главные факты о раздельном питании: все за и против

Что такое раздельное питание и что о нем думают врачи?

РБК
Каково это — быть женой миллионера: история от первого лица Каково это — быть женой миллионера: история от первого лица

Заблуждения о праздной и легкой жизни «жен с Рублевки» существуют до сих пор

Cosmopolitan

Дэвид Фравор встречался с необычными и объектами в воздухе и в глубинах океана

ТехИнсайдер
Как живет один из лучших футболистов мира: спит на одном боку, тренируется с женой и начинает прием пищи с десерта Как живет один из лучших футболистов мира: спит на одном боку, тренируется с женой и начинает прием пищи с десерта

Секреты Роберта Левандовски из «Баварии»

Maxim
Что не дает нам обратиться к психологу: преграды внешние и внутренние Что не дает нам обратиться к психологу: преграды внешние и внутренние

Что нас останавливает от психотерапии и как с этим быть

Psychologies
С распахнутыми глазами С распахнутыми глазами

Говоря о Вальтере Скотте, мы часто употребляем слово «первый»

Дилетант
Нитрид галлия идет на смену кремнию Нитрид галлия идет на смену кремнию

Самый совершенный в мире транзистор создают ученые из России

Эксперт
Ветвление света в мыльной пленке оказалось чувствительно к когерентности Ветвление света в мыльной пленке оказалось чувствительно к когерентности

Физики исследовали ветвление световых лучей в мыльных пленках

N+1
Синдром Саманты: почему женщин унижают и заставляют 9 месяцев ждать сумку Birkin Синдром Саманты: почему женщин унижают и заставляют 9 месяцев ждать сумку Birkin

Биркин — вещь почти мифическая и очень, очень труднодостижимая

Cosmopolitan
Как похудеть, не привязываясь к конкретному меню на день? Как похудеть, не привязываясь к конкретному меню на день?

Как комфортно сбросить вес, не ограничивая себя?

Cosmopolitan
Не в плену у лаборанта: как неживые системы заменяют лабораторных животных Не в плену у лаборанта: как неживые системы заменяют лабораторных животных

Опыты над животными упоминаются еще в трудах древнегреческих врачей

Популярная механика
«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
Как вырастить картофель, не прикасаясь к лопате Как вырастить картофель, не прикасаясь к лопате

Веселые методики выращивания картофеля

Maxim
Голос – не главное! Что нужно, чтобы стать актером дубляжа, и где этому учат Голос – не главное! Что нужно, чтобы стать актером дубляжа, и где этому учат

Узнаем все секреты профессии актера дубляжа и развенчиваем мифы

Лиза
Открыть в приложении