Fermi dujos

Fermi dujos (Fèrmio dùjos), nesąveikaujančių fermionų sistema. Pusiausvirosios būsenos Fermi dujas apibūdina Fermi ir Diraco statistika. Būdingos Fermi dujos – metalų laisvieji elektronai bei puslaidininkio laidumo elektronai ir skylės. Žemojoje temperatūroje T<<T₀ (T₀ – išsigimimo temperatūra) dėl fermionų tapatumo Fermi dujų savybės smarkiai skiriasi nuo klasikinių idealiųjų dujų savybių – dujos išsigimsta (kai T → 0, Fermi dujų energija yra baigtinė, o izochorinė šiluminė talpa C_v → 0, taip ir turėtų būti pagal trečiąjį termodinamikos dėsnį). T₀ priklauso nuo fermiono energijos spektro, energijos ir judesio kiekio sąryšio. Metalo laisvųjų elektronų T₀ = (3n/8π)^2/3·h²/2mk (čia n – elektronų tankis, h – Plancko konstanta, k – Boltzmanno konstanta, m – elektrono efektinė masė) ir lygi 10⁴–10⁵ K, todėl metalų laisvieji elektronai yra išsigimusios Fermi dujos iki pat metalų lydymosi temperatūros. Aukštojoje temperatūroje T>>T₀ kvantiniai efektai silpni, ir kuo aukštesnė T, tuo Fermi dujų savybės artimesnės klasikinių idealiųjų dujų savybėms.

2469