**Выраджаны газ** — газ, на ўласцівасці якога істотна ўплываюць квантавамеханічныя эфекты, якія ўзнікаюць з прычыны тоеснасці яго часціц. Выраджэнне надыходзіць ва ўмовах, калі адлегласці паміж часціцамі газу становяцца сувымернымі з даўжынёй хвалі дэ Бройля; у залежнасці ад спіна часціц вылучаюцца два тыпы выраджаных газаў — фермі-газ, утвораны ферміёнамі (часціцамі з паўцэлым спінам) і бозэ-газ, утвораны базонамі (часціцамі з цэлым спінам).

Умовы выраджэння
----------------

Уплыў тоеснасці часціц становіцца істотным пры памяншэнні сярэдніх адлегласцей паміж імі да адлегласцей, сувымерных з даўжынёй хвалі дэ Бройля, асацыяванай з часціцай. Гэта значыць, што выконваецца ўмова:

{\displaystyle N^{-1/3}\sim r\sim \lambda ,}
дзе

{\displaystyle N} — аб’ёмная канцэнтрацыя часціц,
{\displaystyle \lambda =h/{\left(mv\right)}} — даўжыня хвалі дэ Бройля часціц масы {\displaystyle m}, якія рухаюцца са скорасцю {\displaystyle v}.
Умовы выраджэння выконваюцца пры досыць нізкай тэмпературы {\displaystyle T} (для ідэальнага газу {\displaystyle v\sim {\sqrt {T}}}) і высокай канцэнтрацыі часціц {\displaystyle N}.

Выраджэнне фермі- і бозэ-газаў
------------------------------

Залежнасць ціску выраджанага фермі-газу ад тэмпературы, захаванню стану выраджэння адпавядае гарызантальная галіна.
Тып выраджэння розны для часціц з паўцелым спінам (ферміёнаў, статыстыка Фермі — Дзірака) і часціц з цэлым спінам (базонаў, статыстыка Бозэ — Эйнштэйна), адпаведна адрозніваюцца і ўласцівасці Фермі- і Бозэ-газаў.

Калі для фермі-газу з прычыны дзеяння прынцыпу Паўлі ціск выраджанага газу вышэй ціску ідэальнага газу ў тых жа ўмовах, то для выраджанага бозэ-газу ціск ніжэй ціску ідэальнага газу з прычыны кандэнсацыі Бозэ — Эйнштэйна[ru].

У фермі-газу (да якога належыць электронны газ у метале) пры поўным выраджэнні (пры {\displaystyle T=0K}) запоўненыя ўсе ніжнія энергетычныя ўзроўні аж да некаторага максімальнага, які называецца ўзроўнем Фермі, а ўсе наступныя застаюцца пустымі. Павышэнне тэмпературы толькі нязначна змяняе такое размеркаванне электронаў металу па ўзроўнях: малая доля электронаў, якія знаходзяцца на узроўнях, блізкіх да ўзроўню Фермі, пераходзіць на пустыя ўзроўні з большай энергіяй, вызваляючы такім чынам ўзроўні ніжэй узроўня Фермі, з якіх быў здзейснены пераход.

Пры выраджэнні газу базонаў з часціц з масай, якая адрозніваецца ад нуля (такімі базонамі могуць быць атамы і малекулы) некаторая доля часціц сістэмы павінна пераходзіць у стан з нулявым імпульсам; гэта з’ява называецца бозэ-эйнштэйнаўскай кандэнсацыяй. Чым бліжэй тэмпература да абсалютнага нуля, тым больш часціц павінна аказацца ў гэтым стане. Аднак, сістэмы такіх часціц пры паніжэнні тэмпературы да вельмі нізкіх значэнняў пераходзяць у цвёрды ці вадкі (для гелія) станы, да якіх прыбліжэнне ідэальнага газу непрымянімае.

Для газу з базонаў нулявой масы, да якіх адносяцца фатоны, тэмпература выраджэння роўная бесканечнасці; таму фатонны газ заўсёды выраджаны, і класічная статыстыка да яго не прымяняецца. Фатонны газ з’яўляецца адзіным выраджаным ідэальным бозэ-газам стабільных часціц. Аднак бозэ-эйнштэйнаўская кандэнсацыя ў ім не адбываецца, бо не існуе фатонаў з нулявым імпульсам (фатоны заўсёды рухаюцца са скорасцю святла).

З’ява выраджэння фермі-газаў іграе важную ролю ў эвалюцыі зорак: так, ціск электроннага выраджанага газу ўраўнаважвае прыцягненне ў белых карлікаў, а ціск нейтроннага выраджанага газу ўраўнаважвае прыцягненне ў нейтронных зорках.

Гл. таксама
-----------

* Выраджэнне
* Ідэальны газ

Спасылкі
--------

* Астронет — Вырожденный газ
* Астрогалактика — Вырожденное состояние вещества

| ⛭Тэрмадынамічныя станы рэчыва |
| --- |
| Цвёрдае цела | 
* Аморфнае
* Крышталічнае
* Аэрагель
	+ тэмпература плаўлення
	+ сублімацыя

 |
| Вадкасць | 
* Электраліт
* Перагрэтая вадкасць
* Пераахалоджаная вадкасць
* Расплавы
	+ крытычны пункт
	+ тэмпература кіпення

 |
| Газ | Пара |
| Плазма | 
* Электрамагнітная
* Кварк-глюонная
* Глазма

 |
| 

| Гл. таксама |
| --- |
| 
* Звышкрытычная вадкасць
* Выраджанае рэчыва
* Статыстыка Фермі — Дзірака
* Кандэнсат Базэ — Эйнштэйна
* Дзіўная матэрыя
* Ураўненне стану
* Крывая астуджэння
* Квантавая вадкасць
* Тэрмадынамічная фаза
* Фазавы пераход
* Тэорыя катастроф
* Цвёрды гелій
* λ-пункт
* Дысперсныя сістэмы
	+ раствор
	+ калоід
	+ грубадысперсная сістэма
	+ свабоднадысперсная калоідная сістэма
		- дым
		- золі
* Тэрмадынамічныя фазы квантавай вадкасці
	+ звышцякучасць
	+ звышцякучае цвёрдае цела
* Звычайныя і стандартныя ўмовы

 |

 |