簡併態物質

簡併態物質在物理是一種自由的集團 、 非互動的顆粒 ， 由量子力學的效應決定它的壓力和其它物理特徵 。 它類比於古典力學中的理想氣體 ， 但簡併態物質是離經叛道的理想氣體 ， 它有極高的密度 （ 在緻密星 ） ， 或存在於實驗室的極低溫度下 。 它一般發生在諸如電子 、 中子 、 質子和費米子等物質粒子 ， 分別被稱爲電子簡併物質 、 中子簡併物質 、 等等 。 在混合的粒子 ， 像是在白矮星或金屬內的離子和電子 ， 電子可能成簡併態 ， 而離子不是 。 以量子力學描述 ， 自由粒子的體積受限於一定的體積內 ， 可以是一組不連續的能量 ， 稱爲量子態 。 包立不相容原理限制了相同的費米子不能佔據相同的量子狀態 。 最低的總能量 （ 當粒子的熱能量可以忽略不計 ） 是所有最低能量的量子狀態都被填滿 ， 這種狀態稱爲完全簡併 。 這種壓力 （ 稱爲簡併壓力或費米壓力 ） 即使在絕對零度時依然不爲零 。 增加粒子或是壓縮體積都會強迫粒子進入能階的量子狀態 。 這需要一個壓縮力 ， 並表現爲抗壓力 。 主要特徵是這種簡併壓力並不取決於溫度 ， 而只和費米子的密度有關 。 它使高密度星的平衡狀態與恆星的熱結構無關 。 簡併態物質也稱爲費米氣體或簡併氣體 ， 而速度接近光速的費米子 （ 其粒子能量大於靜止質量能量 ） 的簡併態稱爲相對論性簡併態物質 。 拉爾夫 · 福勒在1926年首度描述離子和電子混合的簡併態物質 ， 觀測顯示白矮星的電子是在高密度的狀態 （ 遵守費米 - 狄拉克統計 ， 尚未使用到簡併態這個術語 ） ， 其壓力高於離子的粒子壓力 。