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

Знак камикадзе и самураев: 4 значения сакуры, о которых вы могли не знать Знак камикадзе и самураев: 4 значения сакуры, о которых вы могли не знать

Она была символом самураев, ее рисовали на своих самолетах летчики-камикадзе

Вокруг света
10 редких видов собак: породы для тех, кто хочет завести необычного питомца 10 редких видов собак: породы для тех, кто хочет завести необычного питомца

Решили завести собаку редкой породы?

ТехИнсайдер
Глянец среди войн и революций: о чем писали женские журналы в середине ХХ века Глянец среди войн и революций: о чем писали женские журналы в середине ХХ века

Как выглядели женские медиа на пороге Второй мировой войны?

Forbes
Терапевтическая игра: как наладить связь с ребенком Терапевтическая игра: как наладить связь с ребенком

Как родителям понять, что творится во внутреннем мире их ребенка?

Psychologies
Ведение дневника, спорт и другие занятия, которые помогают справиться со стрессом Ведение дневника, спорт и другие занятия, которые помогают справиться со стрессом

«Похитители счастья» — сборник советов для людей с тревожным расстройством

СНОБ
Черная дырка от бублика Черная дырка от бублика

«Все везде и сразу»: налоговый вычет в условиях мультивселенной

Weekend
Стоки, съемки и продакшн: где теперь брать контент, если вы привыкли к фотобанкам Стоки, съемки и продакшн: где теперь брать контент, если вы привыкли к фотобанкам

Работать с привычными фото- и видеостоками стало сложнее

Inc.
Тихоходки покатались на улитках Тихоходки покатались на улитках

Тихоходки расселяются с помощью улиток

N+1
Краткая история немецкого искусства XX века Краткая история немецкого искусства XX века

Судьбы трех выдающихся немецких скульпторов XX века сложились по-разному

Weekend
«Жена год вела двойную жизнь: как ее простить?» «Жена год вела двойную жизнь: как ее простить?»

Как простить измену?

Psychologies
7 способов, как сохранить уровень сахара в норме 7 способов, как сохранить уровень сахара в норме

Простые правила, которые помогут держать сахар в норме

Популярная механика
Роды с доулой: как выбрать боевую подругу Роды с доулой: как выбрать боевую подругу

Кто такая доула и какова ее роль в родах

Psychologies
Псковское диво: 9 фактов о Чудском озере Псковское диво: 9 фактов о Чудском озере

Водоем, поделенный между Россией и Эстонией, еще называют морем

Вокруг света
Русский путь через мост Sant’Angelo. Памяти Александра Тимофеевского Русский путь через мост Sant’Angelo. Памяти Александра Тимофеевского

Воспоминания о Александре Тимофеевском

СНОБ
Больная реальность: как травмирует жестокое отцовское «воспитание» Больная реальность: как травмирует жестокое отцовское «воспитание»

Сделает ли родительское насилие из ребенка «человека» или искалечит психику?

Psychologies
«Все везде и сразу»: как «Матрица», только о сепарации «Все везде и сразу»: как «Матрица», только о сепарации

«Я горжусь тобой» — чего только не делают люди, чтобы услышать эту фразу

Psychologies
«Убийство на улице Морг» и Огюст Дюпен: как Эдгар Аллан По изобрел детективный жанр «Убийство на улице Морг» и Огюст Дюпен: как Эдгар Аллан По изобрел детективный жанр

Рассказываем о первом сыщике — Огюсте Дюпене — которого По ввел в литературу

Esquire
Коллекция Морозовых, которая всегда в Москве: гид по архитектурным активам династии Коллекция Морозовых, которая всегда в Москве: гид по архитектурным активам династии

Как наследие знаменитой купеческой династии по-прежнему служит Москве

Forbes
10 запрещенных советских фильмов 10 запрещенных советских фильмов

Шедевры советского кино, отправленные "на полку"

Esquire
Вы не знали и половины: 7 удивительных фактов о Ватикане проливают свет на жизнь в этом карликовом государстве Вы не знали и половины: 7 удивительных фактов о Ватикане проливают свет на жизнь в этом карликовом государстве

Ватикан: что вы не знали о карликовом государстве?

ТехИнсайдер
Знатные авары оказались генетически близки древним монголам Знатные авары оказались генетически близки древним монголам

Знатные авары происходили от северо-восточных азиатов

N+1
3 правила здорового и устойчивого снижения веса 3 правила здорового и устойчивого снижения веса

Cосредоточиться на трех базовых принципах разумного питания, чтобы похудеть

Psychologies
Как перестать чихать и плакать: действенные способы победить сезонную аллергию Как перестать чихать и плакать: действенные способы победить сезонную аллергию

Врач поделилась самыми действенными методами борьбы с сезонной аллергией

Cosmopolitan
5 продуктов, которые все считают полезными, но это не так 5 продуктов, которые все считают полезными, но это не так

Продукты, которые только "притворяются" полезными

Cosmopolitan
8 простых советов, которые позволят протирать пыль раз в месяц и реже 8 простых советов, которые позволят протирать пыль раз в месяц и реже

Как свести пыль в доме к минимуму

Cosmopolitan
5 вопросов об аллергии 5 вопросов об аллергии

Аллергия — болезнь, на которую не начхать

Maxim
Любовь Мясникова. Остров Нуреева Любовь Мясникова. Остров Нуреева

Мы с Рудиком дружили всю жизнь. Даже тогда, когда он остался на Западе

Коллекция. Караван историй
Топ-7 самых популярных независимых российских авторов по версии «ЛитРес» Топ-7 самых популярных независимых российских авторов по версии «ЛитРес»

Рейтинг самых популярных российских digital-авторов

РБК
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
Как устроен российский самоходный лазерный комплекс 1К17 «Сжатие» Как устроен российский самоходный лазерный комплекс 1К17 «Сжатие»

Зачем «лазерному танку» шестнадцать «глаз»

ТехИнсайдер
Открыть в приложении