Ein Benzin von Fermi ist ein Ensemble einer Vielzahl von fermions. Fermions, genannt nach Enrico Fermi, sind Partikeln, die Fermi-Dirac Statistik folgen. Diese Statistiken bestimmen den Energievertrieb von fermions in einem Benzin von Fermi im Thermalgleichgewicht, und wird durch ihre Zahl-Dichte, Temperatur und den Satz von verfügbaren Energiestaaten charakterisiert.

Durch den Grundsatz von Pauli kann kein Quant-Staat durch mehr als einen fermion mit identischen Eigenschaften besetzt werden. So wird ein Benzin von Fermi, verschieden von einem Benzin von Bose, verboten, sich in ein Kondensat von Bose-Einstein zu verdichten. Die Gesamtenergie des Benzins von Fermi an der absoluten Null ist größer als die Summe der Boden-Staaten der einzelnen Partikel, weil der Grundsatz von Pauli eine Art Wechselwirkung oder Druck einbezieht, der fermions getrennt und das Bewegen hält. Deshalb ist der Druck eines Benzins von Fermi Nichtnull sogar bei der Nulltemperatur im Gegensatz zu diesem eines klassischen idealen Benzins. Dieser so genannte Entartungsdruck stabilisiert einen Neutronenstern (ein Benzin von Fermi von Neutronen) oder ein weißer Zwergstern (ein Benzin von Fermi von Elektronen) gegen das innerliche Ziehen des Ernstes, der der Stern in ein Schwarzes Loch scheinbar zusammenbrechen würde. Nur wenn ein Stern genug massiv ist, um zu siegen, kann der Entartungsdruck er, in eine Eigenartigkeit zusammenbrechen.

Es ist möglich, eine Temperatur von Fermi zu definieren, unter der das Benzin degeneriert betrachtet werden kann (sein Druck stammt fast exklusiv vom Grundsatz von Pauli ab). Diese Temperatur hängt von der Masse des fermions und der Dichte von Energiestaaten ab. Für Metalle ist die Temperatur von Fermi von Elektronbenzin allgemein viele tausend von kelvins, so in menschlichen Anwendungen können sie degeneriert betrachtet werden. Die maximale Energie des fermions bei der Nulltemperatur wird die Energie von Fermi genannt. Die Fermi Energieoberfläche im Schwung-Raum ist als die Oberfläche von Fermi bekannt.

Fermi ideales Benzin

Idealer Fermi freies oder Gasbenzin von Fermi ist ein physisches Modell, das eine Sammlung annimmt, fermions aufeinander nichtzuwirken. Es ist das Quant mechanische Version eines idealen Benzins für den Fall von fermionic Partikeln. Dem Verhalten von Elektronen in einem weißen Zwerg oder Neutronen in einem Neutronenstern kann durch das Behandeln von ihnen als ein ideales Benzin von Fermi näher gekommen werden. Etwas Ähnliches kann für periodische Systeme wie Elektronen getan werden, die sich im Kristallgitter von Metallen und Halbleitern, mit dem so genannten Quasischwung oder Kristallschwung (Welle von Bloch) bewegen. Da Wechselwirkungen definitionsgemäß vernachlässigt werden, nimmt das Problem, die Gleichgewicht-Eigenschaften und Dynamik eines idealen Benzins von Fermi zu behandeln, zur Studie des Verhaltens von einzelnen unabhängigen Partikeln ab. Als solcher ist es noch relativ lenksam und bildet den Startpunkt für fortgeschrittenere Theorien, die sich mit Wechselwirkungen z.B mit der Unruhe-Theorie befassen.

Das chemische Potenzial des (dreidimensionalen) idealen Benzins von Fermi wird durch die folgende Vergrößerung gegeben, die (annimmt):

wo E die Energie von Fermi ist, ist k der unveränderliche Boltzmann, und T ist Temperatur. Folglich ist das chemische Potenzial der Energie von Fermi bei Temperaturen ungefähr gleich, die viel niedriger sind als die charakteristische Temperatur von Fermi E/k. Die charakteristische Temperatur ist auf der Ordnung von 10 K für ein Metall folglich bei der Raumtemperatur (300 K), die Energie von Fermi und das chemische Potenzial sind im Wesentlichen gleichwertig. Das ist bedeutend, da es das chemische Potenzial, nicht die Energie von Fermi ist, die in der Fermi-Dirac Statistik erscheint.

Siehe auch

• Flüssigkeit von Fermi
• Benzin von Bose
• Freies Elektronmodell
• Benzin in einem Kasten