Одномерные газы: равновесие недостижимо?
Физики из университета Пенсильвании провели первый лабораторный эксперимент с одномерным газом, в котором движение атомов никогда не становится хаотичным, сообщает PhysOrg. В ходе эксперимента удалось установить, что такая система никогда не достигает состояния термодинамического равновесия.
"Удивительной особенностью таких систем является стабильность профиля их импульса, который не изменяется даже после того, как каждый атом системы претерпевает несколько тысяч соударений", - комментирует профессор Давид Вайс (David Weiss). Система не приходит в состояние термодинамического равновесия даже через длительное время.
Группа ученых под руководством проф. Вайса создала модель "квантовой колыбели Ньютона" - квантовый аналог системы маятников, которая состоит из пяти стальных шариков, подвешенных на нитях вдоль прямой. Если отклонить один шарик и ударить им по остальным, то отклонится только шарик с другого края, а другие шарики останутся на своих местах. Такое поведение частиц возможно только в одномерных системах. Столкновения между частицами в двух- и трехмерных системах быстро приводят к известному состоянию термодинамического равновесия.
В приборе, сконструированном группой проф. Вайса, интерферирующие лазерные лучи образуют решетку из нескольких тысяч параллельных трубчатых "ловушек", которые позволяют атомам двигаться только в одном направлении. В каждой такой "ловушке" содержится около 150 атомов рубидия, охлажденных до экстремально низких температур - миллиардных долей градуса (так называемый бозе-эйнштейновский конденсат). Лазерные лучи заставляют одну половину атомов двигаться вправо, а другую - влево. Таким образом, каждая группа атомов осциллирует, сталкиваясь с другой группой дважды за цикл. Ученые установили, что даже спустя 10 тыс. столкновений атомы осциллируют с первоначальной амплитудой.
#gallery# Ученые полагают, что одномерные газы получат широкое применение в современных коммуникационных и навигационных системах, а также будут использоваться для повышения чувствительности силовых детекторов.
"Удивительной особенностью таких систем является стабильность профиля их импульса, который не изменяется даже после того, как каждый атом системы претерпевает несколько тысяч соударений", - комментирует профессор Давид Вайс (David Weiss). Система не приходит в состояние термодинамического равновесия даже через длительное время.
Группа ученых под руководством проф. Вайса создала модель "квантовой колыбели Ньютона" - квантовый аналог системы маятников, которая состоит из пяти стальных шариков, подвешенных на нитях вдоль прямой. Если отклонить один шарик и ударить им по остальным, то отклонится только шарик с другого края, а другие шарики останутся на своих местах. Такое поведение частиц возможно только в одномерных системах. Столкновения между частицами в двух- и трехмерных системах быстро приводят к известному состоянию термодинамического равновесия.
В приборе, сконструированном группой проф. Вайса, интерферирующие лазерные лучи образуют решетку из нескольких тысяч параллельных трубчатых "ловушек", которые позволяют атомам двигаться только в одном направлении. В каждой такой "ловушке" содержится около 150 атомов рубидия, охлажденных до экстремально низких температур - миллиардных долей градуса (так называемый бозе-эйнштейновский конденсат). Лазерные лучи заставляют одну половину атомов двигаться вправо, а другую - влево. Таким образом, каждая группа атомов осциллирует, сталкиваясь с другой группой дважды за цикл. Ученые установили, что даже спустя 10 тыс. столкновений атомы осциллируют с первоначальной амплитудой.
#gallery# Ученые полагают, что одномерные газы получат широкое применение в современных коммуникационных и навигационных системах, а также будут использоваться для повышения чувствительности силовых детекторов.
Ещё новости по теме:
18:20