结合萨特延德拉·玻色和
爱因斯坦共同提出的理想的玻色气体,指的是在足够低的温度下〈接近0K〉一群
玻色子会形成所谓的固化物。但这样的行为和
经典的
理想气体不同。而固化物的形成即所认知的
玻色–爱因斯坦凝聚。
玻色子具有整数自旋,并遵守
玻色-爱因斯坦统计。
萨特延德拉·纳特·玻色阐明了
光子的表现,并为
统计力学遵从量子规则的微系统提供了机会,1924年写了一篇推导
普朗克量子辐射定律的论文寄给当时在
德国的
爱因斯坦,爱因斯坦意识到这篇论文的重要性,并将其扩展到不同的经典理想气体的宏观粒子,不但亲自把它翻译成
德语
在
物理学中,费米气体(Fermi gas),又称为自由电子气体(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
费米子。
费米气体是
理想气体的
量子力学版本。在
金属内的
电子、在
半导体内的电子或在
中子星里的
中子,都可以被视为近似于费米气体。处于
热力平衡的费米气体里,费米子的能量分布,是由它们的数目密度(number density)、
温度、与尚存在能量量子态集合,依照
费米-狄拉克统计的方程而表征。
泡利不相容原理阐明,不允许两个或两个以上的费米子占用同一个量子态。因此,在
绝对零度,费米气体的总能量大于费米子数量与单独粒子
基态能量的乘积,并且,费米气体的压力,称为“简并压力”,不等于零。这与经典理想气体的现象有很明显的不同。简并压力使得中子星或白矮星能够抵抗
万有引力的压缩,因而得到稳定平衡,不致向内爆塌。
在低温下,玻色原子气体可以形成
玻色-爱因斯坦凝聚(Bose-Einstein condensation, BEC),这是由
爱因斯坦在1925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。