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

Дисания, бессонница и морские выдры: 20 завораживающих фактов о сне Дисания, бессонница и морские выдры: 20 завораживающих фактов о сне

Как связана Луна со сном и почему трудно проснуться в понедельник?

Популярная механика
Ругательская уздечка: как наказывали в Средневековье сплетниц Ругательская уздечка: как наказывали в Средневековье сплетниц

Законы несколько веков назад нередко бывали странными

Cosmopolitan
Родные пенаты: готовы ли регионы к внутреннему туризму Родные пенаты: готовы ли регионы к внутреннему туризму

Готовы ли Российские города к наплыву туристов?

Forbes Life
Этика или психология: есть ли у юмора границы? Этика или психология: есть ли у юмора границы?

Можем ли мы говорить о социальной ответственности юмора?

Psychologies
Оперная певица Хибла Герзмава: Я хочу быть счастливой тихо Оперная певица Хибла Герзмава: Я хочу быть счастливой тихо

Оперная певица Хибла Герзмава о любви, работе и личной жизни

СНОБ
«Как мы стали людьми. Поиски истоков человечества»: Откуда мы родом и какие факторы определили нашу эволюцию «Как мы стали людьми. Поиски истоков человечества»: Откуда мы родом и какие факторы определили нашу эволюцию

Прямохождение и особенности человеческого тела

N+1
10 продуктов, от которых нельзя поправиться: есть и не толстеть 10 продуктов, от которых нельзя поправиться: есть и не толстеть

Продукты, которые можно есть практически без ограничений

Популярная механика
Миндальное масло: лучший уход за кожей и волосами! Миндальное масло: лучший уход за кожей и волосами!

Миндальное масло известно как "масло красоты" уже более восьми тысяч лет

VOICE
Технологии в музеях: как антибликовое стекло защищает ценные экспонаты и предметы искусства Технологии в музеях: как антибликовое стекло защищает ценные экспонаты и предметы искусства

Разработка и оформление витрин экспозиции ― важный этап для музейной выставки

Популярная механика
6 лучших домашних рецептов: делаем скраб для кожи головы своими руками 6 лучших домашних рецептов: делаем скраб для кожи головы своими руками

Cделай лучшие скрабы для кожи головы в домашних условиях, рецепты мы подскажем

VOICE
11 неочевидных, но действующих способов похудеть 11 неочевидных, но действующих способов похудеть

Чтобы похудеть, вовсе не обязательно следовать строгим диетам

Лиза
Как подстричь себе волосы без посторонней помощи Как подстричь себе волосы без посторонней помощи

Самостоятельно подстричь себе волосы не так сложно, как кажется

VOICE
«Вы воспитываете будущего гея». История казахстанского мальчика Арулата Мухаметкали — юного мастера по маникюру, который заставил всех собой гордиться «Вы воспитываете будущего гея». История казахстанского мальчика Арулата Мухаметкали — юного мастера по маникюру, который заставил всех собой гордиться

Арулату Мухаметкали 14 лет, и он — олимпийский чемпион по ногтевому сервису

Esquire
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 украсить яйца к Пасхе-2022: 10 самых стильных дизайнов Как украсить яйца к Пасхе-2022: 10 самых стильных дизайнов

Крутые варианты украшения яиц без использования привычных красителей

Cosmopolitan
Чем опасна вера в настоящую и единственную любовь? Чем опасна вера в настоящую и единственную любовь?

Почему от концепции настоящей и единственной любви больше вреда, чем пользы?

Psychologies
Дорогу осилят Дорогу осилят

Крупным планом — Олег Гаас, Даниил Феофанов, Кузьма Котрелёв, Антон Лобан

OK!
«Не позволяю себе счастья, чтобы после не случилось беды» «Не позволяю себе счастья, чтобы после не случилось беды»

Можем ли мы сами мешать своему счастью?

Psychologies
17 лучших продуктов, снижающих уровень сахара в крови 17 лучших продуктов, снижающих уровень сахара в крови

Риски развития диабета можно значительно снизить, оздоровив свой рацион

Популярная механика
Екатерина Осипенко: «Женщине достаточно заговорить, чтобы сразу стало понятно, сколько ей лет» Екатерина Осипенко: «Женщине достаточно заговорить, чтобы сразу стало понятно, сколько ей лет»

Красивый голос – показатель качества здоровья, уровня образованности

Здоровье
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
В тени динозавров: 5 необычных млекопитающих мезозойской эры В тени динозавров: 5 необычных млекопитающих мезозойской эры

Мезозойские млекопитающие и их ближайшие родственники были весьма разнообразны

Вокруг света
Диета минус 60: принципы, меню, рецепты и отзывы Диета минус 60: принципы, меню, рецепты и отзывы

Популярная «Диета минус 60»: действительно ли она работает?

VOICE
Пикнофибры тупандактиля указали на разноцветное оперение предка птерозавров и динозавров Пикнофибры тупандактиля указали на разноцветное оперение предка птерозавров и динозавров

Палеонтологи изучили окаменевшие покровы птерозавра

N+1
6 продуктов, которые точно не помогут похудеть 6 продуктов, которые точно не помогут похудеть

Пищевые ловушки здоровых продуктов

Популярная механика
Ищете работу? Вот пять пунктов, которые вам стоит убрать из резюме прямо сейчас Ищете работу? Вот пять пунктов, которые вам стоит убрать из резюме прямо сейчас

Резюме устаревшего формата может повлиять на ваши шансы получить работу

Inc.
«Я старею, и это неожиданность» «Я старею, и это неожиданность»

Может быть, стоит изменить свое отношение к старости?

Psychologies
Давление под контролем Давление под контролем

Думаешь, гипертонией страдают исключительно пожилые люди? Это не так!

Лиза
Музыкант и актер Игорь Титов — о внутренних конфликтах Музыкант и актер Игорь Титов — о внутренних конфликтах

Артист Игорь Титов — о словах мастера и кризисе 30-летних

РБК
Дома не сажать: 6 комнатных растений, которые требуют особого ухода Дома не сажать: 6 комнатных растений, которые требуют особого ухода

И среди цветоводов есть свой рейтинг нелюбимых растений

Популярная механика
Открыть в приложении