全同粒子与统计
简并压
简并压是稠密费米子气体所施加的一种向外压强,它并非源自热量,而是源自泡利不相容原理。由于没有两个全同费米子能共享一个量子态,把它们挤得更近,便会迫使其中一些进入更高能量的态,因为低能态早已被占满。那些高速运动的费米子向外回推,而这种抗拒即便在气体被冷却到近乎绝对零度、寻常热压本已消失之时,依然存在。
这种效应纯属量子,没有经典对应物。经典气体施加压强,仅仅是因为其粒子带着热能彼此推挤;把它冷却下来,压强便渐趋于无。费米子气体却拒绝安静:即便在零温下,不相容原理也使粒子散布在一系列动量之上,而这种无法消除的运动,是一种真实而可计算的压强,随气体被压缩而陡然增长。
在天体物理中,这种压强立下大功。当一颗类太阳恒星耗尽燃料、再也无法对抗引力燃烧时,其核心中的电子变得如此拥挤,以致它们的简并压止住了坍缩,留下一颗白矮星。在质量更大的残骸中,电子与质子合并,转而由中子的简并压撑住阵脚,给出一颗中子星。超过某个临界质量后,连这种压强也被压垮,已知的一切都无法阻止它坍缩为黑洞。
P scales as n^(5/3) for a cold fermion gas — pressure that survives at T = 0
不相容原理迫使拥挤的费米子高速运动,给出一种寒冷时也不消失的压强。
简并压并非由粒子之间的电斥力引起。它是不相容原理及其所迫成的动量散布的直接后果,即便对彼此毫无排斥的粒子也照样存在。
又称
另见