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

Деликатный вопрос: как избавиться от урчания в животе Деликатный вопрос: как избавиться от урчания в животе

Желудок громко заявляет о себе в самый неподходящий момент?

Cosmopolitan
Крестьянское мясо для англосаксонских королей ушло на массовые пиршества Крестьянское мясо для англосаксонских королей ушло на массовые пиршества

Ученые исследовали рацион людей в раннесредневековой Англии

N+1
Ценности поколений: как понять детей, рожденных в XXI веке Ценности поколений: как понять детей, рожденных в XXI веке

Кажется, между детьми, рожденными в 2000-х, и родителями — бездонная пропасть

Psychologies
10 сериалов для тех, кто соскучился по «Игре престолов» 10 сериалов для тех, кто соскучился по «Игре престолов»

10 сериалов, которые стоит посмотреть любителям истории и фэнтези

Esquire
Российские археологи сделали неандертальские копья и потыкали ими туши быка и барана Российские археологи сделали неандертальские копья и потыкали ими туши быка и барана

Похоже, неандертальцы из Чагырской пещеры занимались контактной охотой

N+1
Новая этика vs традиционные ценности Новая этика vs традиционные ценности

Отменяет ли новая этика дружбу, любовь, надежность?

СНОБ
Правила кибергигиены в 2022 году Правила кибергигиены в 2022 году

Что может угрожать людям, чьи данные оказались в базах мошенников

СНОБ
Аффирмации на богатство и изобилие — 35 самых действенных Аффирмации на богатство и изобилие — 35 самых действенных

Аффирмации имеют силу. Они больше чем просто слова

Cosmopolitan
Кем ты будешь, когда вырастешь: чем молодые предприниматели могут помочь подросткам Кем ты будешь, когда вырастешь: чем молодые предприниматели могут помочь подросткам

Молодые предприниматели делятся опытом с подростками и помогают им найти себя

Forbes
Защита от деменции: 3 черты характера, спасающие от старческого слабоумия Защита от деменции: 3 черты характера, спасающие от старческого слабоумия

У кого снижен риск возрастного угасания интеллектуальных способностей?

Psychologies
«Синий чулок»: как Хирацука Райтё основала первый феминистский журнал в Японии «Синий чулок»: как Хирацука Райтё основала первый феминистский журнал в Японии

Хирацука Райтё — одна из первых феминисток в Японии

Forbes
«Муж играет в игры, свекровь меня ненавидит — может, развестись?» «Муж играет в игры, свекровь меня ненавидит — может, развестись?»

Что делать, если хочется срочно развестись? Вопрос читательницы

Psychologies
Почему не всходят семена: 5 возможных причин Почему не всходят семена: 5 возможных причин

Если семена не всходят. Сорт плохой или это мы что-то делаем не так?

Лиза
Восемь раз «да»! Реальные фото со свадеб Элтона Джона, Монро, Тейлор и других Восемь раз «да»! Реальные фото со свадеб Элтона Джона, Монро, Тейлор и других

Вот как выглядели в день свадьбы звезды из недавнего прошлого

VOICE
Как подготовиться к беговому марафону, если ты новичок Как подготовиться к беговому марафону, если ты новичок

Какие шаги нужно предпринять начинающему бегуну

Популярная механика
Лобная доля мозга не смогла научиться языку без височной Лобная доля мозга не смогла научиться языку без височной

Наличие височной доли — обязательное условие для обработки языка лобной долей

N+1
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
Как понять, мужчина любит или использует вас: 4 красных флажка Как понять, мужчина любит или использует вас: 4 красных флажка

Что может указывать на то, что ваш новый друг с вами не вполне искренен?

Psychologies
Эта диета Алины Кабаевой поможет тебе сбросить 10 кг всего за месяц Эта диета Алины Кабаевой поможет тебе сбросить 10 кг всего за месяц

Диета Кабаевой, которая поможет похудеть

Cosmopolitan
Вершки и корешки с историей: 9 древнейших овощей на нашей грядке Вершки и корешки с историей: 9 древнейших овощей на нашей грядке

Какой путь проделали овощные культуры, прежде чем оказаться на наших грядках?

Вокруг света
Как мне теперь зарабатывать? Откровения людей, потерявших работу из-за блокировки соцсетей Как мне теперь зарабатывать? Откровения людей, потерявших работу из-за блокировки соцсетей

Для кого-то блокировка обернулась потерей целого бизнеса и денег

Psychologies
Как правильно сделать компост: лайфхаки, которые пригодятся каждому дачнику Как правильно сделать компост: лайфхаки, которые пригодятся каждому дачнику

Собирать компост на даче необходимо. Как это сделать правильно?

Популярная механика
Как помочь человеку умереть спокойно: откровения доулы смерти Как помочь человеку умереть спокойно: откровения доулы смерти

Доула смерти откровенно рассказывает о своей работе

Psychologies
Сколько стоит чужая жизнь. Александра Эндрюс: «Кто такая Мод Диксон?» Сколько стоит чужая жизнь. Александра Эндрюс: «Кто такая Мод Диксон?»

Талантливая мисс Дэрроу — отрывок из триллера Александры Эндрюс

СНОБ
Как надо воспитывать девушек: цитата Макаренко, актуальная до сих пор Как надо воспитывать девушек: цитата Макаренко, актуальная до сих пор

Способы воспитания, о которых рассказывал Макаренко, актуальны до сих пор

Cosmopolitan
Над злобой дня Над злобой дня

Книги о столкновении человека со злом, которые стоит перечитать

Weekend
Какие физические упражнения нельзя делать после 50 лет: спортивные советы Какие физические упражнения нельзя делать после 50 лет: спортивные советы

Расскажем, как людям старшего возраста тренироваться эффективно и безопасно!

Популярная механика
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
9 важных признаков преддиабета: скрытые симптомы 9 важных признаков преддиабета: скрытые симптомы

На что обратить внимание, чтобы успеть обернуть преддиабет вспять

Популярная механика
Директор Фонда Хабенского Екатерина Бартош — о благотворительности Директор Фонда Хабенского Екатерина Бартош — о благотворительности

Екатерина Бартош — о работе с холодной головой и важности помощи фандрайзинга

СНОБ
Открыть в приложении