Kalbant apie fiziką, energijos sąvoka yra keblus dalykas, jai taikoma daug skirtingų reikšmių ir ji priklauso nuo daugelio galimų kontekstų. Pavyzdžiui, kai kalbame apie atomus ir daleles, energija būna kelių formų, tokių kaip elektros energija, šilumos energija ir šviesos energija.
Tačiau patekus į kvantinės mechanikos, kur kas sudėtingesnės ir klastingesnės srities sritį, viskas tampa dar sudėtingesnė. Šioje srityje mokslininkai remiasi tokiomis sąvokomis kaip „Fermi Energy“ - koncepcija, kuri paprastai nurodo aukščiausios užimtos kvantinės būsenos energiją fermijų sistemoje absoliučioje nulinėje temperatūroje.
Fermionai:
Fermionai savo vardą garsina žinomu XX amžiaus italų fiziku Enrico Fermi. Tai subatominės dalelės, paprastai susijusios su materija, o subatominės dalelės, tokios kaip bozonai, yra jėgos nešėjai (susijusios su gravitacija, branduolinėmis jėgomis, elektromagnetizmu ir kt.). Šios dalelės (kurios gali būti elektronų, protonų ir neutronų pavidalu) paklūsta Pauliui. Išskyrimo principas, kuris teigia, kad nė vienas fermionas negali užimti tos pačios (vienos dalelės) kvantinės būsenos.
Sistemoje, kurioje yra daug fermionų (pavyzdžiui, metalų elektronų), kiekvienas fermionas turės skirtingą kvantinių skaičių rinkinį. Fermės energija, kaip sąvoka, yra svarbi nustatant kietųjų medžiagų elektrines ir šilumines savybes. Fermio lygio reikšmė absoliučiame lygyje nuliui (-273,15 ° C) yra vadinama Fermio energija ir yra kiekvienos kietosios medžiagos konstanta. Fermio lygis kinta, kai kieta medžiaga kietėja ir elektronai pridedami prie kietos medžiagos arba pašalinami iš jos.
„Fermi“ energijos skaičiavimas:
Norėdami nustatyti mažiausią energiją, kurią gali turėti fermijų sistema (dar kitaip vadinama - mažiausia įmanoma Fermi energija), pirmiausia suskirstome būsenas į grupes, turinčias vienodą energiją, ir suskirstome šias grupes didindami energiją. Pradėdami nuo tuščios sistemos, mes pridedame daleles po vieną, iš eilės užpildydami neužimtas kvantines būsenas mažiausia energija.
Įdėjus visas daleles, Fermio energija yra didžiausiai užimtos būsenos energija. Tai reiškia, kad net jei mes ištraukėme visą įmanomą energiją iš metalo, atvėsindami ją iki absoliučios nulinės temperatūros (0 kelvinų), metalo elektronai vis tiek juda. Greičiausi juda tokiu greičiu, kuris atitinka kinetinę energiją, lygią Fermi energijai.
Programos:
Fermio energija yra viena iš svarbių kondensuotos materijos fizikos sąvokų. Jis naudojamas, pavyzdžiui, metalams, izoliatoriams ir puslaidininkams apibūdinti. Tai yra labai svarbus kiekis superlaidininkų fizikoje ir kvantinių skysčių, tokių kaip žemos temperatūros helis (ir normalus, ir labai skystas 3He), fizikoje, ir tai yra labai svarbu branduolinei fizikai ir suprasti baltųjų nykštukinių žvaigždžių stabilumą prieš gravitacinį griūtį. .
Paini, tačiau sąvoka „Fermi energija“ dažnai naudojama apibūdinti skirtingai, bet glaudžiai susijusiai sąvokai, Fermi lygiui (dar vadinamam cheminiu potencialu). „Fermi“ energija ir cheminis potencialas yra vienodi esant absoliučiam nuliui, tačiau skiriasi esant kitoms temperatūroms.
Čia „Space Magazine“ esame parašę daug įdomių straipsnių apie kvantinę fiziką. Štai kas yra „Bohro atomo modelis“, paaiškintas kvantų susisukimas, kas yra elektronų debesies modelis, kas yra dvigubo plyšio eksperimentas ?, kas yra kilpos kvantinis sunkis? ir Kvantinio principo suvienijimas - teka keturiais matmenimis.
Jei norite gauti daugiau informacijos apie „Fermi Energy“, peržiūrėkite šiuos hiperfizikos ir mokslo pasaulio straipsnius.
Mes taip pat įrašėme visą astronomijos epizodą, kuriame buvo pasakojama apie kvantinę mechaniką. Klausykite čia, 138 epizodas: Kvantinė mechanika.
Šaltiniai:
- Vikipedija - „Fermi Energy“
- Vikipedija - „Fermion“
- Enciklopedija „Britannica“ - „Fermi energija“
- Hiperfizika - Fermi lygis
