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
12 овощей, от которых стоит отказаться после 50 лет 12 овощей, от которых стоит отказаться после 50 лет

Овощи крайне полезны для здоровья. Но есть ли исключения?

Популярная механика
Что лучше есть, если повышен сахар в крови: полезные продукты Что лучше есть, если повышен сахар в крови: полезные продукты

Чем опасны йогурты и какие напитки наиболее безопасны?

Популярная механика
Как выглядела первая «Мисс мира» на планете Как выглядела первая «Мисс мира» на планете

И вот летом 1951 года состоялся первый конкурс «Мисс мира»

Maxim
Кристина Бабушкина: «Мне приятно, что меня называют сильной» Кристина Бабушкина: «Мне приятно, что меня называют сильной»

Кристина Бабушкина о том, что ей помогает восстановиться после работы

Здоровье
Нью-йоркская история: почему «Энни Холл» Вуди Аллена — одна из самых умных романтических комедий в истории американского кино Нью-йоркская история: почему «Энни Холл» Вуди Аллена — одна из самых умных романтических комедий в истории американского кино

Чем «Энни Холл» так необычна на фоне классических романтических комедий

Esquire
Первая it-girl и «восхитительное пустое место»: Эди Седжвик как икона стиля Первая it-girl и «восхитительное пустое место»: Эди Седжвик как икона стиля

Эди Седжвик вошла в историю как муза Энди Уорхола и первый модный инфлюенсер

Esquire
12 мифов о здоровом питании, которые заставляют нас покупать ненужные и даже вредные продукты 12 мифов о здоровом питании, которые заставляют нас покупать ненужные и даже вредные продукты

Разоблачаем вредные мифы о здоровом питании

Maxim
Тренд на остановку по требованию: чем опасен отказ от менструации Тренд на остановку по требованию: чем опасен отказ от менструации

Как методы, избавляющие от менструации, влияют на здоровье

VOICE
Как использовать старую зубную щетку: 13 необычных способов Как использовать старую зубную щетку: 13 необычных способов

Зубную щетку может заменить десятки различных приспособлений для дома

Популярная механика
Нейтральные атомы справились с решением оптимизационных задач Нейтральные атомы справились с решением оптимизационных задач

В отличие предшественников, авторский вычислитель оказался более стабильным

N+1
Назад, в прошлое: модные приёмы 80-х, которые стоит повторить сегодня Назад, в прошлое: модные приёмы 80-х, которые стоит повторить сегодня

Модные "фишки" 80-х, которые круто выгуливать и сегодня

VOICE
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
Новая реальность на валютном рынке: как теперь формируется курс рубля Новая реальность на валютном рынке: как теперь формируется курс рубля

Рынок капитала почти перестал оказывать влияние на курс рубля

Forbes
«Десять уравнений, которые правят миром» «Десять уравнений, которые правят миром»

Отрывок из книги Дэвида Самптера «Десять уравнений, которые правят миром»

N+1
Найти преимущество: как работает правильное импортозамещение Найти преимущество: как работает правильное импортозамещение

Опыт успешных программ импортозамещения в других странах

Forbes
Как Марин Ле Пен из блондинки в законе превратилась во французского дьявола Как Марин Ле Пен из блондинки в законе превратилась во французского дьявола

Чем известна Марин Ле Пен и как она стала кандидатом в президенты Франции

Cosmopolitan
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 чашка кофе может привести к диабету и кому лучше от него отказаться Как чашка кофе может привести к диабету и кому лучше от него отказаться

Как узнать, можно ли вам кофе и сколько?

Популярная механика
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
Внутренняя свобода Внутренняя свобода

Возможно ли соединить современный подход к планированию с классическим декором?

SALON-Interior
Психологи выяснили, почему криптовалюта привлекает психопатов и садистов Психологи выяснили, почему криптовалюта привлекает психопатов и садистов

Почему криптовалюта интересует людей с выраженными качествами «темной тетрады»

Psychologies
Щуркины рассветы Щуркины рассветы

Ракшеобразные — птицы с широчайшим цветовым диапазоном оперения

Наука и жизнь
Надин Голубинофф. Анжелика — дочь моих родителей Надин Голубинофф. Анжелика — дочь моих родителей

Сегодня Надин Голубинофф управляет компанией "Анжелика"

Коллекция. Караван историй
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
Как на Руси встречали девушек, которые сбежали из гарема обратно на родину Как на Руси встречали девушек, которые сбежали из гарема обратно на родину

Почему не всех вернувшихся из турецких гаремов русских девушек прощали?

Cosmopolitan
Британские колонисты из Южной Австралии пострадали от дефицита витамина C Британские колонисты из Южной Австралии пострадали от дефицита витамина C

Палеопатологи исследовали останки индивидов, найденных в окрестностях Аделаиды

N+1
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
Новые хоббиты Новые хоббиты

Герой этой истории из мексиканского города Морелия поселился... внутри холма

SALON-Interior
10 книг, которые помогут действовать творчески 10 книг, которые помогут действовать творчески

Подборка книг о креативности

Psychologies
Открыть в приложении