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
Миллион долларов в месяц: на что тратит деньги Павел Дуров Миллион долларов в месяц: на что тратит деньги Павел Дуров

Павел Дуров говорит, что деньги для него не главное. Разбираемся, так ли это

РБК
6 ошибок, из-за которых наше зрение портится от гаджетов 6 ошибок, из-за которых наше зрение портится от гаджетов

Главные ошибки при использовании гаджетов, из-за которых зрение может упасть

CHIP
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
Физики напечатали порцию Физики напечатали порцию

Ученые разработали идеальную по вкусу кусочек шоколада

Популярная механика
«Любимчик Сталина»: почему погиб самолет Сигизмунда Леваневского «Любимчик Сталина»: почему погиб самолет Сигизмунда Леваневского

Жизненная установка Сигизмунда Леваневского привела пилота к гибели

Вокруг света
Как открыть бутылку вина без штопора: 6 способов, которые точно сработают Как открыть бутылку вина без штопора: 6 способов, которые точно сработают

Как открыть вино без штопора с помощью шести вариантов

ТехИнсайдер
Как увольнение помогло мне найти свой путь Как увольнение помогло мне найти свой путь

История нашей героини, которой неудача в карьере помогла изменить жизнь

Psychologies
PRP-терапия: как плазма помогает избавиться от травм PRP-терапия: как плазма помогает избавиться от травм

PRP-терапия – как с её помощью лечат болезни опорно-двигательного аппарата

Популярная механика
В каких продуктах больше всего скрытого сахара: бдительность не повредит В каких продуктах больше всего скрытого сахара: бдительность не повредит

В каких продуктах много «тайного» сахара

Популярная механика
Правила жизни Дейла Купера Правила жизни Дейла Купера

Правила жизни специального агента ФБР из телесериала «Твин Пикс»

Esquire
Охотник за Аллой Пугачевой: как певицу преследовал маньяк и что ее спасло Охотник за Аллой Пугачевой: как певицу преследовал маньяк и что ее спасло

Даже «поймав» 15 пуль, беглец продолжил сопротивляться

Cosmopolitan
Свет, камера, она: продюсер Алена Акимова о том, каково быть женщиной в кино Свет, камера, она: продюсер Алена Акимова о том, каково быть женщиной в кино

Продюсер Алена Акимова — как девушкам пробиваться сквозь тернии к звездам

Cosmopolitan
Фуллерен увеличил каталитическую активность меди в реакции гидрирования Фуллерен увеличил каталитическую активность меди в реакции гидрирования

Выход синтеза этиленгликоля вырос в девять раз

N+1
9 продуктов, которые снизят риск развития рака 9 продуктов, которые снизят риск развития рака

Некоторые продукты способны существенно снизить риск развития рака

Популярная механика
Легче лёгкого Легче лёгкого

Воздушный интерьер с обилием глянцевых поверхностей и натуральных материалов

SALON-Interior
Бункер с видом на ядерный взрыв: как «выживальщики» спасаются от Апокалипсиса Бункер с видом на ядерный взрыв: как «выживальщики» спасаются от Апокалипсиса

Кто же такие выживальщики, чего они ждут и чего можно ожидать от них?

Psychologies
5 продуктов, которые зарядят вас энергией: советы нутрициолога 5 продуктов, которые зарядят вас энергией: советы нутрициолога

Чтобы переключиться с энергосберегающего режима, нам требуется поддержка

Psychologies
Болезнь Крона: 11 симптомов, которые нужно знать Болезнь Крона: 11 симптомов, которые нужно знать

За последние 10 лет распространенность болезни Крона выросла в 6 раз

Популярная механика
Как уменьшить риск сердечно-сосудистых заболеваний Как уменьшить риск сердечно-сосудистых заболеваний

Сердечно-сосудистые заболевания – основная причина смерти во всём мире

Здоровье
История бывшего бездомного, который стал социальным работником История бывшего бездомного, который стал социальным работником

Игорь пил почти всю жизнь. Пил бы и дальше, но однажды очнулся в больнице

СНОБ
«Паучьи лапки» и еще 7 неочевидных деталей, которые выдают неухоженность «Паучьи лапки» и еще 7 неочевидных деталей, которые выдают неухоженность

Гоняясь за совершенным образом, мы сталкиваемся с большим количеством сложностей

Cosmopolitan
Синдром Саманты: почему женщин унижают и заставляют 9 месяцев ждать сумку Birkin Синдром Саманты: почему женщин унижают и заставляют 9 месяцев ждать сумку Birkin

Биркин — вещь почти мифическая и очень, очень труднодостижимая

Cosmopolitan
Deepfake и как с ним бороться Deepfake и как с ним бороться

Что такое deepfake и опасен ли он на самом деле

Популярная механика
Не клеточки и не огурцы: как правильно называть принты — мы все ошибаемся Не клеточки и не огурцы: как правильно называть принты — мы все ошибаемся

Принты, которые мы часто используем и неправильно называем

Cosmopolitan
Пора расстаться: как я понял, что это единственный выход Пора расстаться: как я понял, что это единственный выход

Истории, в которых отразились наиболее частые причины расставания

Psychologies
БАЗАР сказал БАЗАР сказал

Группа «БАЗАР» — это «очень плохой стартап», но чертовски хорошая музыка

ЖАРА Magazine
Как готовили наложниц для гаремов: историки нашли старинные документы Как готовили наложниц для гаремов: историки нашли старинные документы

Времена гаремов давно прошли, но записи тех дней до сих пор сохранились

Cosmopolitan
Нейробиолог Элисон Барт: что мы знаем и чего не знаем о мозге Нейробиолог Элисон Барт: что мы знаем и чего не знаем о мозге

Отрывок из сборника эссе нейробиологов «Мозговой трест»

СНОБ
«Империя наций: Этнографическое знание и формирование Советского Союза» «Империя наций: Этнографическое знание и формирование Советского Союза»

Как ученые помогали вырабатывать принципы устройства СССР

N+1
Открыть в приложении