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

«Воображаемый враг: Иноверцы в средневековой иконографии» «Воображаемый враг: Иноверцы в средневековой иконографии»

Как европейские художники изображали еретиков, грешников и нехристиан

N+1
«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
5 мифов о космосе на большом экране: какие абсурдные киноляпы замечают космонавты 5 мифов о космосе на большом экране: какие абсурдные киноляпы замечают космонавты

Какие несостыковки в фильмах о космосе космонавты замечают чаще всего

Популярная механика
Надежда Белявская: «Отец нас всех старался объединить» Надежда Белявская: «Отец нас всех старался объединить»

Дом, в котором жил папа, я обхожу стороной, он внушает мне ужас

Караван историй
5 рекомендаций от зоопсихолога о том, как пережить трудные времена с собакой 5 рекомендаций от зоопсихолога о том, как пережить трудные времена с собакой

Как события вокруг влияют на нервную систему домашнего питомца, чем можно помочь

Psychologies
От тюремной камеры до надгробия: 8 фактов о кроссвордах, о которых вы не догадывались От тюремной камеры до надгробия: 8 фактов о кроссвордах, о которых вы не догадывались

История появления кроссвордов и другие факты

Вокруг света
Инес Рамирес: единственная женщина, сделавшая себе кесарево сечение Инес Рамирес: единственная женщина, сделавшая себе кесарево сечение

История с жутким началом и хорошим концом

VOICE
Как удержать Солнце: материалы для термоядерных реакторов, и причем здесь пыль Как удержать Солнце: материалы для термоядерных реакторов, и причем здесь пыль

Термоядерная энергетика будоражит умы уже не одного поколения ученых

Популярная механика
Умные алгоритмы онлайн-кинотеатров: как искусственный интеллект диктует нам, что посмотреть этим вечером Умные алгоритмы онлайн-кинотеатров: как искусственный интеллект диктует нам, что посмотреть этим вечером

Почему технологии искусственного интеллекта так важны для контентных платформ

Популярная механика
«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
В Китае нашли один из древнейших искусственно деформированных черепов В Китае нашли один из древнейших искусственно деформированных черепов

Череп принадлежал взрослому мужчине, жившему около 11 тысяч лет назад

N+1
Как повара экономили на продуктах в столовых СССР —  и этого никто не замечал! Как повара экономили на продуктах в столовых СССР —  и этого никто не замечал!

Хлеще домохозяек в СССР хитрили только повара столовых

Cosmopolitan
Не мимикой единой Не мимикой единой

Неожиданные привычки, приводящие к морщинам

Лиза
Самая крупнокалиберная пушка в мире: какая страна произвела на свет миномет калибром 914 мм Самая крупнокалиберная пушка в мире: какая страна произвела на свет миномет калибром 914 мм

Как вы думаете, какое орудие — самое крупнокалиберное в мире?

ТехИнсайдер
Как «отпустить» человека и жить с опорой на себя Как «отпустить» человека и жить с опорой на себя

Почему людям трудно расставаться и как сделать этот процесс менее болезненным

СНОБ
5 книг о космосе, которые изменят ваше представление о Вселенной 5 книг о космосе, которые изменят ваше представление о Вселенной

Книги о космосе, которые позволят вам немного разобраться во Вселенной

Популярная механика
Крепче стали под прессом Крепче стали под прессом

Мы обратились к Павлу Деревянко для срочной подзарядки оптимизмом

Men’s Health
Лучшие драматические роли Джима Керри Лучшие драматические роли Джима Керри

Вспоминаем непривычно серьезные роли Джима Керри

Maxim
15 вещей, которые ребенок должен знать и уметь к первому классу 15 вещей, которые ребенок должен знать и уметь к первому классу

Если ты родитель дошкольника, у нас есть план, чем вам заняться этим летом

Maxim
Уникальный российский радар ДОН-2H: «пирамида», охраняющее воздушное пространство Уникальный российский радар ДОН-2H: «пирамида», охраняющее воздушное пространство

Не имеющая аналогов в мире радиолокационная станция «ДОН-2Н»

ТехИнсайдер
Как и чем отмыть кухонные шкафы: 7 быстрых и легких способов Как и чем отмыть кухонные шкафы: 7 быстрых и легких способов

Не допускайте ошибок, которые могут испортить кухонный гарнитур.

Популярная механика
«Из этого леса выхода нет» «Из этого леса выхода нет»

Ладо Кватания о маньяках, Балабанове и своей «Казни»

Weekend
Как в кино: какие сценарии разыгрывает наше подсознание Как в кино: какие сценарии разыгрывает наше подсознание

Хотите узнать, чем все закончится в вашей истории и чем сердце успокоится?

Psychologies
Почему не нужно гладить постельное белье: 3 элементарные причины Почему не нужно гладить постельное белье: 3 элементарные причины

Привычка гладить пододеяльники может плохо сказаться на качестве вашего сна

Популярная механика
Какие дома выбирают себе наши звезды и сколько это стоит: рассказывает бизнесмен Какие дома выбирают себе наши звезды и сколько это стоит: рассказывает бизнесмен

Разбираемся, где живут звезды

Cosmopolitan
«Все везде и сразу»: абсурдистский блокбастер о сложных отношениях между женщинами «Все везде и сразу»: абсурдистский блокбастер о сложных отношениях между женщинами

«Все везде и сразу» — абсурдистский блокбастер и одновременно фем-драма

Forbes
«Вымершая» австралийская орхидея 22 года скрывалась под другим именем «Вымершая» австралийская орхидея 22 года скрывалась под другим именем

Орхидея Prasophyllum morganii считалась вымершей почти 90 лет назад

N+1
Почему жители бедных стран могут считать себя счастливыми и надо ли их разубеждать Почему жители бедных стран могут считать себя счастливыми и надо ли их разубеждать

Можем ли мы доверять мнениям людей о собственном счастье?

Forbes
Астрономы увидели резкое потепление южного полюса Нептуна Астрономы увидели резкое потепление южного полюса Нептуна

Астрономы увидели субсезонное изменение атмосферы Нептуна

N+1
История Эльдорадо: миф или реальность? История Эльдорадо: миф или реальность?

Эльдорадо — мифический город, о котором ходили легенды!

Популярная механика
Открыть в приложении