費米氣體 在物理学中費米氣體Fermi gas又稱為自由电子氣體free electron gas费米原子气体是一个量子统计力学中的理想模型指的是一群不相互作用的費米子 費米氣體是理想氣體的量子力學版本在金屬內的電子在半導體內的電子或在中子星裏的中子都可以被視為近似於費米氣體處於熱力平衡的費米氣體裏費米子的能量分布是由它們的數目密度number density溫度與尚存在能量量子態集合依照費米狄拉克統計的方程式而表徵泡利不相容原理闡明不允許兩個或兩個以上的費米子佔用同一个量子態因此在絕對零度費米氣體的總能量大於費米子數量與單獨粒子基態能量的乘積並且費米氣體的壓力稱為簡併壓力不等於零這與經典理想氣體的現象有很明顯的不同簡併壓力使得中子星或白矮星能夠抵抗萬有引力的壓縮因而得到穩定平衡不致向內爆塌 在低温下玻色原子气体可以形成玻色爱因斯坦凝聚BoseEinstein condensation BEC这是由爱因斯坦在年的理论而预言的费米子由于泡利不相容原理不能形成BEC但可通过Feshbach共振利用磁场调节费米原子间的相互作用使费米子配对转变成玻色型粒子而形成BEC 由於前述定義忽略了粒子與粒子之間的相互作用費米氣體問題約化為研究一群獨立的費米子的物理行為的問題這問題本身相當容易解析一些更深奧更進階更精密的理論牽涉到粒子與粒子之間的互相作用的理論像費米液體理論或相互作用的微擾理論時常會以費米氣體問題為研究的開端