Вырожденный электронный газ

Вырожденный электронный газ – это газ, свойства которого существенно отличаются от свойств классического идеального газа вследствие неразличимости одинаковых частиц в квантовой механике.

Газ, состоящий из квантовых частиц, оказывается вырожденным тогда, когда среднее расстояние между частицами < a > становится меньше или сравнимым с дебройлевской длиной волны частицы λ_Б , т.е. .

Температурой вырождения называется температура, ниже которой проявляются квантовые свойства газа, обусловленные тождественностью его частиц. Для газа, состоящего из фермионов, температурой вырождения является температура Ферми Т_F, которая тем больше, чем меньше масса частиц и чем больше их концентрация. Так как масса электрона очень мала (т_е = 9,1^.10 ^{– 30 кг ),} а концентрация электронов в металлах достаточно велика ( 10²⁸ … 10²⁹ м ^{– 3} ) то T_F ~ 10⁴ K.

Cледовательно, электронный газ в металлах оказывается вырожденным при всех температурах, при которых металл остаётся в твёрдом состоянии.