Was ist Fermi-Geschwindigkeit?

Die Fermi-Geschwindigkeit ist die Geschwindigkeit, die der Fermi-Energie eines Teilchens entspricht. Die Fermi-Energie ist der höchste Energiezustand eines Teilchens in einem System nahe dem absoluten Nullpunkt.

Fermienergie existiert nur in Bezug auf Teilchen, die Fermionen genannt werden. Fermionen sind Teilchen (wie Elektronen), die nicht genau das gleiche Spin- und Energieniveau haben können. In einem Metall können sich Elektronen häufig von Atom zu Atom bewegen, weshalb das Material leitfähig ist. Die Elektronen können jedoch immer noch keine Energieniveaus teilen. Nahe dem absoluten Temperaturnullpunkt befinden sich die Elektronen auf den niedrigsten Energieniveaus. Die Fermi-Energie entspricht der Energie, die mit der nächsthöchsten Energiestufe im System verbunden wäre, wenn ein Elektron auf dieses Energieniveau springen würde. Dies entspricht einer kinetischen Energie, daher wird die Fermi-Geschwindigkeit mit der kinetischen Energiegleichung berechnet: Ef = 1/2 xmx Vf.^2, wobei m die Masse des Elektrons, Ef die Fermi-Energie und Vf die Fermi-Geschwindigkeit ist .