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

Побег тринадцати: истории террористок, которым Владимир Маяковский помог бежать из тюрьмы Побег тринадцати: истории террористок, которым Владимир Маяковский помог бежать из тюрьмы

Гимназист Владимир Маяковский написал свое первое стихотворение в тюрьме

Esquire
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
Как в СССР появились БОРЗые: 5 самых известных тунеядцев Как в СССР появились БОРЗые: 5 самых известных тунеядцев

Они были не бездельниками, а людьми творческих профессий

Вокруг света
Не судьба: 7 признаков того, что парфюм тебе не подошел Не судьба: 7 признаков того, что парфюм тебе не подошел

Как понять, что духи тебе не подходят?

VOICE
Как привести мысли в порядок. Практика «белого листа» от эксперта Как привести мысли в порядок. Практика «белого листа» от эксперта

Почему мысли разбегаются и как не распыляться

Лиза
Гречневая диета для похудения на 7 и 14 дней: меню, рецепты, результаты, отзывы Гречневая диета для похудения на 7 и 14 дней: меню, рецепты, результаты, отзывы

Один из самых действенных способов похудения и детокса - гречневая диета

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
Придирайся, расширяй: что такое «шопинг француженки» и как это делать Придирайся, расширяй: что такое «шопинг француженки» и как это делать

Настоящие принципы французского гардероба

Cosmopolitan
Атака клонов: чем бизнес заменит уходящие из России IT-продукты Атака клонов: чем бизнес заменит уходящие из России IT-продукты

Как компаниям правильно выбирать отечественных поставщиков

Forbes
Что лучше есть, если повышен сахар в крови: полезные продукты Что лучше есть, если повышен сахар в крови: полезные продукты

Чем опасны йогурты и какие напитки наиболее безопасны?

Популярная механика
7 лайфхаков для стойкости парфюма 7 лайфхаков для стойкости парфюма

От чего зависит стойкость аромата и как продлить жизнь приятному запаху

VOICE
15 способов улучшить отношения за 60 секунд 15 способов улучшить отношения за 60 секунд

Секреты, которые помогут укрепить отношения с партнером, друзьями, детьми

Psychologies
У высокоранговых голых землекопов нашли увеличенную селезенку У высокоранговых голых землекопов нашли увеличенную селезенку

Селезенка у голых землекопов из одной колонии может сильно различаться

N+1
Почему висцеральный жир опасен и как от него избавиться Почему висцеральный жир опасен и как от него избавиться

Круглый живот может быть гораздо опасней, чем свисающие бока

РБК
Когда терапевт ранит. Интервью с клиническим психологом Екатериной Оксанен о травмирующей психотерапии Когда терапевт ранит. Интервью с клиническим психологом Екатериной Оксанен о травмирующей психотерапии

Клинический психолог — что такое абьюзивная психотерапия?

СНОБ
Правильный пирсинг сосков: 11 советов тем, кто решился проколоть грудь Правильный пирсинг сосков: 11 советов тем, кто решился проколоть грудь

Что нужно знать, прежде чем сделать себе пирсинг сосков?

VOICE
Тренировки Джен Селтер: 10 упражнений для идеальных ягодиц Тренировки Джен Селтер: 10 упражнений для идеальных ягодиц

Джен Селтер делится упражнениями, с помощью которых можно накачать ягодицы

VOICE
Эра электричества: когда появился первый трамвай Эра электричества: когда появился первый трамвай

123 года назад в Москве состоялся торжественный запуск электрического трамвая

Популярная механика
Отрывок из книги Стивена Кинга «Билли Саммерс» Отрывок из книги Стивена Кинга «Билли Саммерс»

Отрывок из нуарного детектива Стивена Кинга «Билли Саммерс»

СНОБ
Дали с точки зрения психоанализа: 11 символов, зашифрованных в картине «Сон, вызванный полетом пчелы…» Дали с точки зрения психоанализа: 11 символов, зашифрованных в картине «Сон, вызванный полетом пчелы…»

Дали многократно и пытался воспроизвести на картинах образы подсознания

Вокруг света
Авокадо, имбирь и другие необычные растения, которые можно посадить дома или на огороде Авокадо, имбирь и другие необычные растения, которые можно посадить дома или на огороде

Как насчет небольшого разнообразия в посадках на огороде?

Популярная механика
«Обладали абсолютным иммунитетом»: кем были первые диктаторы «Обладали абсолютным иммунитетом»: кем были первые диктаторы

Почему родился миф о жестоком и авторитарном правителе, захватившем власть силой

Вокруг света
Личное пространство: почему нам нужно место силы Личное пространство: почему нам нужно место силы

Почему личное пространство так важно для каждого из нас?

Psychologies
Белохвостый орлан впервые усыновил птенцов и шокировал своим поведением даже орнитологов Белохвостый орлан впервые усыновил птенцов и шокировал своим поведением даже орнитологов

В гнезде орланов из Латвии развернулась настоящая драма

Популярная механика
Сколько измерений существует в нашем мозге и для чего они нужны: объяснит математика Сколько измерений существует в нашем мозге и для чего они нужны: объяснит математика

Ученые использовали математику, чтобы заглянуть в структуру нашего мозга

ТехИнсайдер
Одна вокруг света: кирпичная фабрика в горах и индейцы кечуа-отавала Одна вокруг света: кирпичная фабрика в горах и индейцы кечуа-отавала

165-я серия о кругосветном путешествии москвички Ирины Сидоренко: Эквадор

Forbes
Слова умирающего: это письмо парня, больного раком, изменит твою жизнь Слова умирающего: это письмо парня, больного раком, изменит твою жизнь

Этот пост пользователя с ником mylasttie стал на Reddit первым и последним

Cosmopolitan
Кристина Бабушкина: «Мне приятно, что меня называют сильной» Кристина Бабушкина: «Мне приятно, что меня называют сильной»

Кристина Бабушкина о том, что ей помогает восстановиться после работы

Здоровье
«Выхожу на работу, через пару месяцев начинаю болеть и увольняюсь» «Выхожу на работу, через пару месяцев начинаю болеть и увольняюсь»

Как замкнутый круг из самообмана может навредить карьере?

Psychologies
Яйцо Дориана Грея Яйцо Дориана Грея

«Скрежет»: орнитологический кошмар, помноженный на «Портрет Дориана Грея»

Weekend
Открыть в приложении