Nature Physics 2,296 (2006) | doi: 10.1038/nphys307
揺れ続ける気体
粒子集団では、一般に衝突によって熱平衡に達する。
しかし、「ニュートンの揺りかご」で遊んだ経験のある人なら、このような粒子の1次元配列では速度分布が変わらないことに気づいているだろう。衝突する球体は(理想的には)単に運動量を交換するだけであり、一般的な平衡状態を見つける役には立たない。今回、T Kinoshitaらは、量子の世界でこのゲームをしようと試みた(Nature 440, 900–903; 2006)。
この実験では、それぞれ数百個のルビジウム原子からなる小さなガス雲を衝突させた。1次元の光学ポテンシャル中で振動する場合、ガス雲は衝突を何度も繰り返す。しかし、何度衝突を繰り返しても平衡状態に落ち着く兆しは見られない。対照的に、同等な3次元気体では数回の衝突で熱化する。
Kinoshitaらの実験結果は、統計力学のエルゴード仮説(この仮説によると、閉じた系は位相空間全体に自由に存在すると予想される)と矛盾し、この仮説の限界を明らかにしており、さらに研究を進めていく上で役に立つかもしれない。
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