gas di Fermi
gas di Fermi
Sistema di particelle (fermioni liberi) che obbediscono alla statistica di Fermi-Dirac. L’insieme degli elettroni di conduzione in un metallo o i nucleoni all’interno del nucleo atomico rappresentano due esempi di gas di Fermi. Più precisamente, i nuclei atomici nel loro stato fondamentale o solo debolmente eccitati possono essere descritti con buona approssimazione come un gas di Fermi degenere nel quale i nucleoni si muovono come particelle quasi libere. Un’evoluzione del modello a gas di Fermi è dato da quello a guscio (shell), che modellizza in modo più realistico il potenziale cui ciascun nucleone è soggetto e tiene anche conto dell’interazione spin-orbita. Il modello a gas di Fermi si presta a essere utilizzato anche per descrivere stati di materia come le stelle di neutroni, prodotte in seguito all’esplosione di supernovae. Il loro nucleo, ormai ridotto prevalentemente al solo ferro, con una massa di poco superiore a quella solare, collassa sotto l’azione della forza gravitazionale. Non essendone nota la struttura interna, uno dei modelli più semplici assimila il nucleo della stella a un liquido di neutroni degenere, a densità costante. Più in generale, il modello a gas di Fermi viene di solito usato per la descrizione di sistemi su larga scala, nei quali si può trascurare la quantizzazione del momento angolare. Quando si ha a che fare con sistemi con spettro energetico discreto e momenti angolari distinti sono utilizzati altri modelli, come quello dell’ipernucleo.