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
Многокубитный вентиль собрали из кутритов Многокубитный вентиль собрали из кутритов

Физики предложили эффективный способ масштабирования квантовых компьютеров

N+1
«Айтишники больше не гнут пальцы»: что случилось с наймом в ИТ весной 2022 года «Айтишники больше не гнут пальцы»: что случилось с наймом в ИТ весной 2022 года

Куда двинулись специалисты и зачем занижают грейды, где готовы нанимать русских?

VC.RU
«По вечерам мне кажется, что я способна на все, но утром это чувство проходит» «По вечерам мне кажется, что я способна на все, но утром это чувство проходит»

Как разбить привычный круг нереализованных планов?

Psychologies
Как перестать ревновать: 5 советов Как перестать ревновать: 5 советов

Чтобы перестать ревновать другого человека, нужно сперва разобраться в себе

Psychologies
Один виток вокруг Земли: что происходило в странах, над которыми пролетал Юрий Гагарин Один виток вокруг Земли: что происходило в странах, над которыми пролетал Юрий Гагарин

Что происходило в странах, над которыми пролетал первый в мире космонавт

Вокруг света
«Муж угрожает суицидом и пугает нас с ребенком» «Муж угрожает суицидом и пугает нас с ребенком»

Что делать, если муж противостоит разводу?

Psychologies
Секреты стиля Игги Попа — от очень узких брюк до прозрачных маек (и не только) Секреты стиля Игги Попа — от очень узких брюк до прозрачных маек (и не только)

Рассказываем о главных составляющих стиля Игги Попа

Esquire
«Формулы на все случаи жизни: Как математика помогает выходить из сложных ситуаций» «Формулы на все случаи жизни: Как математика помогает выходить из сложных ситуаций»

Отрывок из книги «Формулы на все случаи жизни» — о пользе уравнений

N+1
Промывка двигателя — что это такое, составы, когда требуется Промывка двигателя — что это такое, составы, когда требуется

Загрязнения могут привести к поломке двигателя, поэтому необходима его промывка

РБК
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
Поворотный момент: как справиться с финансовыми потерями Поворотный момент: как справиться с финансовыми потерями

Финансовый кризис может стать поворотным моментом в жизни

Forbes
Кристоф Андре: «Умение утешать и принимать утешение может открыть перед вами множество новых путей к счастью и благополучию» Кристоф Андре: «Умение утешать и принимать утешение может открыть перед вами множество новых путей к счастью и благополучию»

Кристоф Андре, специалист по лечению тревожных и депрессивных расстройств

Здоровье
Любопытство и страсть: книги о женщинах-ученых и первооткрывательницах Любопытство и страсть: книги о женщинах-ученых и первооткрывательницах

Книги о женщинах, проводивших научные исследования и совершавших открытия

Forbes
Как вылечить бессонницу без снотворных? Самое важное о когнитивно-поведенческой терапии, гигиене сна и циркадных ритмах Как вылечить бессонницу без снотворных? Самое важное о когнитивно-поведенческой терапии, гигиене сна и циркадных ритмах

Основной метод лечения бессонницы - это когнитивно-поведенческая терапия

Популярная механика
Потерянный рай экономики: чудеса находчивости Голландской Ост-Индской компании Потерянный рай экономики: чудеса находчивости Голландской Ост-Индской компании

Морская торговля в XVI-XVII веках стала важным источником дохода Старого Света

Вокруг света
Что делать, если ваш ВИЧ-анализ оказался положительным? Что делать, если ваш ВИЧ-анализ оказался положительным?

Наши герои рассказывают, как приняли диагноз «ВИЧ-инфекция» и живут с ним

Psychologies
Беременность и не только: как меняется грудь в 20, 30 и 40 лет Беременность и не только: как меняется грудь в 20, 30 и 40 лет

Как меняется женская грудь с возрастом и на что стоит обратить внимание

VOICE
«Девушка переспала с другим, когда у нас была пауза в отношениях. Не могу простить ее» «Девушка переспала с другим, когда у нас была пауза в отношениях. Не могу простить ее»

Как справиться с ревностью в отношениях?

Psychologies
История Эльдорадо: миф или реальность? История Эльдорадо: миф или реальность?

Эльдорадо — мифический город, о котором ходили легенды!

Популярная механика
Некоторых кельтов из Вероны заподозрили в альпийском происхождении Некоторых кельтов из Вероны заподозрили в альпийском происхождении

Биоархеологи исследовали останки 49 индивидов, живших в III–I веках до нашей эры

N+1
Подвески из вертикального детского захоронения эпохи неолита изготовили из ископаемых раковин Подвески из вертикального детского захоронения эпохи неолита изготовили из ископаемых раковин

Археологи исследовали погребальный инвентарь, обнаруженный на Алтае в 1982 году

N+1
Сати Казанова: «Жизнь рядом со Стефано стала легкой и радостной» Сати Казанова: «Жизнь рядом со Стефано стала легкой и радостной»

Сати Казанова – одна из самых ярких бывших участниц группы «Фабрика»

Лиза
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
Гормоны стресса: что они делают с нами и можно ли ими управлять Гормоны стресса: что они делают с нами и можно ли ими управлять

Как работают гормоны стресса и как помочь себе пережить сложное время

Psychologies
10 фактов о долларе в день его рождения 10 фактов о долларе в день его рождения

Вспоминаем самые интересные факты о самой популярной в мире валюте

Maxim
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
Почему ходить к проктологу – это не больно и не страшно: врач развенчал мифы Почему ходить к проктологу – это не больно и не страшно: врач развенчал мифы

Поход к проктологу многими воспринимается как кошмар и ужас, а зря!

Cosmopolitan
Атлас Преисподней: путеводитель по загробному миру Атлас Преисподней: путеводитель по загробному миру

Как выглядит ад в разных культурах

ТехИнсайдер
Невероятные открытия о работе нашей памяти: как ученые стимулировали воспоминания током и составляли карту мозга Невероятные открытия о работе нашей памяти: как ученые стимулировали воспоминания током и составляли карту мозга

Отрывок из книги Мэтью Кобба «Мозг: биография»

Популярная механика
Открыть в приложении