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

Тесла Тесла

Человек из будущего

kiozk originals
Биологи разрешили самцам жаб-арлекинов сидеть на самках 138 дней Биологи разрешили самцам жаб-арлекинов сидеть на самках 138 дней

Биологи изучили брачное поведение жаб-арлекинов Atelopus laetissimus

N+1
Do you speak «рунглиш»? Какие языки должен выучить космонавт перед полетом на МКС Do you speak «рунглиш»? Какие языки должен выучить космонавт перед полетом на МКС

Для покорения космических просторов требуется еще и знание иностранного языка

Популярная механика
Цветы на срез Цветы на срез

Какие факторы сдерживают развитие цветочного бизнеса

Агроинвестор
Полезные привычки для здоровья мозга: 5 советов, к которым стоит прислушаться Полезные привычки для здоровья мозга: 5 советов, к которым стоит прислушаться

Отрывок из книги Джона Рэндольфа «Таблетка для мозга»

Популярная механика
В средневековый Киев доставили моржовые бивни из Гренландии В средневековый Киев доставили моржовые бивни из Гренландии

Палеогенетики исследовали семь находок XII века

N+1
Как работают современные российские ледоколы Как работают современные российские ледоколы

«кСромные размеры» — последнее, что приходит в голову при виде ледокола

Популярная механика
Беспощадная цензура: 5 запрещенных советских фильмов Беспощадная цензура: 5 запрещенных советских фильмов

В СССР прежде чем фильму доползти до экранов нужно было пройти проверку цензурой

Популярная механика
Отец киборгов: как нейроученый вживлял электроды в мозг и вернул речь парализованному Отец киборгов: как нейроученый вживлял электроды в мозг и вернул речь парализованному

Как Филип Кеннеди пытался взломать нейронный код речи

Forbes
Одержимость памятью: как воспоминания помогают нам отпускать прошлое Одержимость памятью: как воспоминания помогают нам отпускать прошлое

Почему возвращение к прошлому опыту и работа с горем могут быть полезны

Psychologies
Режиссер Юрий Муравицкий — о «Слуге двух господ» и Театре на Таганке Режиссер Юрий Муравицкий — о «Слуге двух господ» и Театре на Таганке

Юрий Муравицкий рассказал, как заставить пьесу Гольдони звучать современно

СНОБ
Как Марин Ле Пен из блондинки в законе превратилась во французского дьявола Как Марин Ле Пен из блондинки в законе превратилась во французского дьявола

Чем известна Марин Ле Пен и как она стала кандидатом в президенты Франции

Cosmopolitan
Черная дырка от бублика Черная дырка от бублика

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

Weekend
Альфред Адлер: почему цель так важна в жизни человека Альфред Адлер: почему цель так важна в жизни человека

Альфред Адлер и его «наука жить»

Psychologies
Уважать себя: что это значит? Уважать себя: что это значит?

Что такое «чувство собственного достоинства»?

Psychologies
5 причин, по которым роботы никогда не заменят человека 5 причин, по которым роботы никогда не заменят человека

Воплощению мечты о роботах мешает многое. В том числе и сам человек

Вокруг света
Как у Альбы и Бекхэм: эта обувь бесповоротно вышла из моды — не повтори ошибки! Как у Альбы и Бекхэм: эта обувь бесповоротно вышла из моды — не повтори ошибки!

Где идеальную пару точно искать не стоит — в этих главных антитрендах весны

Cosmopolitan
25 лучших фильмов о любви: подборка, которую стоит посмотреть 25 лучших фильмов о любви: подборка, которую стоит посмотреть

Представляем 25 отличных фильмов о любви. Спорим, вы смотрели далеко не все!

Популярная механика
«Парень считает, что я невнимательная и неблагодарная» «Парень считает, что я невнимательная и неблагодарная»

Как научиться слушать и слышать других людей

Psychologies
Боязнь лифтов и самолетов — что такое клаустрофобия и как с ней жить Боязнь лифтов и самолетов — что такое клаустрофобия и как с ней жить

Клаустрофобией могут страдать люди разных возрастов, и причин для этой нее много

РБК
Была совсем обычная! Как красавица-мама Илона Маска выглядела в молодости Была совсем обычная! Как красавица-мама Илона Маска выглядела в молодости

Только посмотри на фото тридцатилетней Мэй Маск!

Cosmopolitan
Как три друга открыли издательство, чтобы выпускать литературу о бизнесе и науке Как три друга открыли издательство, чтобы выпускать литературу о бизнесе и науке

На российском книжном рынке не так много частных издательств с долгой историей

Forbes
Как просто взять и убежать от тревожности Как просто взять и убежать от тревожности

Как справиться со стрессом и найти в себе силы двигаться дальше?

Psychologies
Спустить паруса: лучшие марины Средиземноморья Спустить паруса: лучшие марины Средиземноморья

О самых современных, комфортных и живописных стоянках для яхт в Средиземном море

Forbes Life
Английские «люди» оказались скорее мужчинами Английские «люди» оказались скорее мужчинами

Судя по контексту, people — это скорее мужчины, чем женщины

N+1
Расстрел в ульяновском детсаду: что движет стрелками, нападающими на детей? Расстрел в ульяновском детсаду: что движет стрелками, нападающими на детей?

Что заставляет стрелков нападать на беззащитных

Psychologies
Нейтральные атомы справились с решением оптимизационных задач Нейтральные атомы справились с решением оптимизационных задач

В отличие предшественников, авторский вычислитель оказался более стабильным

N+1
Стрижка Гитлера, укладка «дурочка» и еще 3 прически, которые запрещались в СССР Стрижка Гитлера, укладка «дурочка» и еще 3 прически, которые запрещались в СССР

Советские представления о красоте были подвержены жестким стандартам

Cosmopolitan
Кроме шуток: что поменяется в Twitter с приходом Маска и чего боятся его сотрудники Кроме шуток: что поменяется в Twitter с приходом Маска и чего боятся его сотрудники

К концу прошлой недели сотрудники Twitter стали высказывать свои опасения

Forbes
Мужской переполох Мужской переполох

Гормоны! На старт, внимание – март! Как избежать стороннего влияния на мужчину?

Лиза
Открыть в приложении