قراءة لمدة 1 دقيقة درجة حرارة فيرمي
بالعربية :
درجة حرارة فيرميدرجة حرارة فيرمي (Fermi temperature) هي مقياس يستخدم لوصف الخصائص الحرارية للحالات الكمية للجسيمات في أنظمة فيزيائية مثل الغازات والأجسام الصلبة. تحمل درجة حرارة فيرمي اسم الفيزيائي الإيطالي إنريكو فيرمي، الذي ساهم في الفهم المعاصر للميكانيكا الكمومية. تُعرَّف درجة حرارة فيرمي بأنها درجة الحرارة التي عندها يتساوى طاقة الحركية للجسيمات المستقرة في النظام مع الطاقة الحرارية المضافة إلى النظام بسبب درجة الحرارة.
في الأنظمة التي تحتوي على عدد كبير من الجسيمات، مثل المعادن أو الغازات، يمكن أن يُنظر إلى درجة حرارة فيرمي على أنها حد فاصل حيث تبدأ الجسيمات في الحصول على طاقات عالية. في هذه الحالة، يعتبر كل جسيم دون المستوى الفيرمي طاقة حركية أقل من الطاقة الحرارية، بينما الجسيمات التي تتجاوز هذا المستوى سيكون لها طاقات أعلى.
تُحسب درجة حرارة فيرمي باستخدام الصيغة التالية:
T_F = (E_F / k_B)
حيث:
- T_F هي درجة حرارة فيرمي.
- E_F هي طاقة فيرمي، وهي أعلى طاقة يمكن أن يمتلكها جسيم في الحالة المستقرة في النظام.
- k_B هو ثابت بولتزمان.
تستعمل درجة حرارة فيرمي بشكل واسع في دراسات فيزياء المواد، ولا سيما في مجالات مثل الموصلية الفائقة، حيث تلعب دورًا رئيسيًا في تحديد خصائص المواد تحت درجات حرارة منخفضة.
على سبيل المثال، في حالة النحاس، يُعتبر أن درجة حرارة فيرمي له تتراوح حول 1.24 × 104 كلفن. في هذه الحالة، فإن ذرات النحاس تتحرك بطريقة تتسم بالانتظام عند الطاقة التي تعادل درجة حرارة فيرمي.
تعتبر درجة حرارة فيرمي أيضًا مهمة لفهم الظواهر المتعلقة بالميكانيكا الكمومية، مثل تركيبية النيوترونات في النجوم النيوترونية، حيث تسهم في تحديد السلوك الديناميكي للمادة في هذه الظروف القاسية. تعتبر النيوترونات محصورة في حجم ضئيل جدًا، ولكن درجة حرارة فيرمي تساعد على تحديد كيفية تفاعلها مع بعضها البعض وكيف تتحرك داخل النجم.
الكثير من الأبحاث في ميكانيكا الكم والفيزياء الاستكشافية تعتمد على معرفة درجة حرارة فيرمي، ولذا فإن الفهم العميق لهذا المصطلح يوفر أساسًا قويًا للدراسات المستقبلية في مجالات متنوعة من فيزياء الجسيمات إلى علم المواد.