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 книг, которые помогут действовать творчески 10 книг, которые помогут действовать творчески

Подборка книг о креативности

Psychologies
Как повысить FPS в Counter Strike: Global Offensive? Рассмотрим основные рекомендации Как повысить FPS в Counter Strike: Global Offensive? Рассмотрим основные рекомендации

Рассказываем о простых способах повышения FPS в КС:ГО

CHIP
Оборудование для студентов онлайн-курсов: как организовать учебное место дома Оборудование для студентов онлайн-курсов: как организовать учебное место дома

Популярность онлайн-образования в России резко возросла после начала пандемии

Популярная механика
Загадка хоббита: какую историю рассказал череп жившего миллион лет назад «человека флоресского» Загадка хоббита: какую историю рассказал череп жившего миллион лет назад «человека флоресского»

Антропологический детектив

Вокруг света
Майя классического периода закрепили украшения на зубах с помощью смолы и битума Майя классического периода закрепили украшения на зубах с помощью смолы и битума

Использованные индейцами смеси для зубов могли обладать терапевтическим эффектом

N+1
«В Европе женщины взрослеют»: как эмигрантки адаптируются к жизни в другой стране «В Европе женщины взрослеют»: как эмигрантки адаптируются к жизни в другой стране

Есть ли гендерные различия в эмиграции и как женщины ищут себя в новой стране

Forbes
«Франкенштейны» Острова Свободы. Самые странные машины из объявлений Кубы «Франкенштейны» Острова Свободы. Самые странные машины из объявлений Кубы

Отборная автомобильная дичь с кубинского сайта объявлений

РБК
Зачем женщине в любом возрасте нужен муж: меткое объяснение Галины Вишневской Зачем женщине в любом возрасте нужен муж: меткое объяснение Галины Вишневской

Как великая русская оперная дива определяла главную пользу от замужества

Cosmopolitan
7 физических упражнений, которые помогают снизить уровень сахара в крови 7 физических упражнений, которые помогают снизить уровень сахара в крови

Эти спортивные занятия в домашних условиях безопасны и очень эффективны!

Популярная механика
Брокколи: полезные свойства и вред «волшебного» овоща Брокколи: полезные свойства и вред «волшебного» овоща

Встречайте: капуста брокколи, настоящий «волшебный» овощ

Популярная механика
Культура ненависти Культура ненависти

Зачем человеку ненависть и как с ней жить

СНОБ
Робингудская «почемучка» Робингудская «почемучка»

Отвечаем на наиболее распространённые вопросы о Робин Гуде и Средних веках

Дилетант
Где взять энергию Где взять энергию

Простые и эффективные способы, которые помогут подзарядить внутренние батарейки

Лиза
Вздутия больше не будет! 9 проверенных способов для плоского живота Вздутия больше не будет! 9 проверенных способов для плоского живота

Как избавиться от вздутого живота и вернуть организм в нормальное состояние

VOICE
Почему «Подписные издания» в Санкт-Петербурге не просто книжный магазин Почему «Подписные издания» в Санкт-Петербурге не просто книжный магазин

Магазин на Литейном — место для Петербурга особенное

РБК
Давление под контролем Давление под контролем

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

Лиза
Сперматозоиды из стволовых клеток помогли зачать крысят Сперматозоиды из стволовых клеток помогли зачать крысят

Японские ученые вырастили сперматозоиды из эмбриональных клеток крысы

N+1
Допинг: как он появился и почему с ним борется WADA Допинг: как он появился и почему с ним борется WADA

Что такое допинг и почему он запрещен?

Популярная механика
Глава Flip Animation Studio — о спросе на российскую анимацию Глава Flip Animation Studio — о спросе на российскую анимацию

Глава Flip Animation Studio — как детские мечты становятся реальностью

РБК
Мужской кризис: про ипотеку, улыбку и развод Мужской кризис: про ипотеку, улыбку и развод

Как вернуть веру в себя во время кризиса?

Psychologies
Проводник к большим заводам: зачем нужен байер для поставок из Китая и как с ним работать Проводник к большим заводам: зачем нужен байер для поставок из Китая и как с ним работать

Что нужно знать предпринимателю о заключении контракта с байером

VC.RU
«Одевала меня портниха»: скелеты в шкафу первых леди СССР, в которые еле верится «Одевала меня портниха»: скелеты в шкафу первых леди СССР, в которые еле верится

Каким был стиль первых леди СССР

Cosmopolitan
Худшие способы утешить человека в беде: 4 фразы Худшие способы утешить человека в беде: 4 фразы

Что нельзя говорить человеку, которому плохо?

Psychologies
У каждого региона — свой наличник: как бывший айтишник спасает «вымирающую красоту» России У каждого региона — свой наличник: как бывший айтишник спасает «вымирающую красоту» России

История фотографа, который собирает коллекцию снимков резных оконных наличников

Вокруг света
Зинаида Гиппиус. В поисках утраченной любви Зинаида Гиппиус. В поисках утраченной любви

Зинаида Гиппиус — декадентская мадонна

Караван историй
–15 кг за 35 дней: как похудеть на самой популярной диете весны –15 кг за 35 дней: как похудеть на самой популярной диете весны

Весна — самое время расставаться с набранными за зиму килограммами

Cosmopolitan
5 вопросов об аллергии 5 вопросов об аллергии

Аллергия — болезнь, на которую не начхать

Maxim
Брачные аферисты. Кто может стать жертвой и как защититься Брачные аферисты. Кто может стать жертвой и как защититься

Как обезопасить себя от мошенников в приложениях для знакомств?

Лиза
Инес Рамирес: единственная женщина, сделавшая себе кесарево сечение Инес Рамирес: единственная женщина, сделавшая себе кесарево сечение

История с жутким началом и хорошим концом

VOICE
Открыть в приложении