Ферми-газ

Фе́рми-газ

Газ Ферми, газ из частиц с полуцелым Спином, подчиняющийся Ферми – Дирака статистике (См. Ферми — Дирака статистика). Ф.-г. из невзаимодействующих частиц называется идеальным Ф.-г. К Ф.-г. относятся электроны в металлах и полупроводниках, электроны в атомах с большими атомными номерами, нуклоны в тяжёлых атомных ядрах, газы квазичастиц (См. Квазичастицы) с полуцелым спином. При температуре Т = 0 К идеальный Ф.-г. находится в основном состоянии и его частицы заполняют все квантовые состояния с энергией вплоть до некоторой максимальной, зависящей от плотности газа и называется энергией Ферми (E_F), а состояния с энергией Е > E_F – свободны (полное квантовое вырождение Ф.-г.). При T ≠ 0 К среднее число заполнения квантового состояния идеального Ф.-г. описывается функцией распределения ферми. Для неидеального Ф.-г. также существует граничная энергия Ферми, хотя его частицы не находятся в определенных квантовых состояниях. В неидеальном Ф.-г. электронов в металле при очень низких температурах вследствие притяжения электронов с равными но противоположно направленными импульсами и спинами возможно образование коррелированных пар электронов (Купера эффект) и переход металла в сверхпроводящее состояние, Ф.-г. электронов в тяжёлых атомах описывается моделью Томаса – Ферми (см. Самосогласованное поле (См. Самосогласванное поле)).

Д. Н. Зубарев.