常溫下,對熱容產生貢獻的電子比傳導電子要少100倍以上。此外,在常溫下給金屬施加一強電場,將造成場致電子發射(field electron emission)現象,從而產生電流流經金屬。


    研究發現,這個電流與溫度幾乎無關。當時的理論難以解釋這個現象。


    當時,由於人們主要根據的是經典靜電學理論,因此在諸如金屬電子理論等方麵遇到的困難,無法得到令人滿意的解答。


    他們認為,金屬中所有電子都是等效的。


    也就是說,金屬中的每個電子都以相同的程度對金屬的熱量做出貢獻(這個量是波爾茲曼常數的一次項)。上述問題一直困擾著科學家。


    1925年,費米提出了滿足泡利不相容原理的粒子的統計規律,即費米-狄拉克統計。自旋為半整數的粒子被稱為費米子,滿足費米-狄拉克統計。


    費米此刻意識到,計算大量微粒的時候,不能再用古老的統計學的。


    古老的統計學隻適合,一個單純的沒有任何作用的球體,符合二項式的分布。


    而物理學中的粒子,那不僅僅有相互作用,而且還會出現泡利不相容現象,就是兩個電子在同一個軌道中,必須是兩個不同的狀態才行,所以對於電子的統計學,必須要把泡利不相容原理給考慮進去。


    不久後,狄拉克也發現了這樣的公式。


    但是在數學上,這些模型都很難計算,因為情況多,太過複雜。


    所以一般隻能使用近似後的計算。使費米-狄拉克統計退化成為經典的麥克斯韋-玻爾茲曼統計。


    在1925年pascual jordan對這項統計規律進行了研究,他稱之為“泡利統計”。不過他並未及時地發表他的研究成果。


    1926年,恩裏科·費米、保羅·狄拉克各自獨立地在發表了有關這一統計規律的兩篇學術論文。狄拉克稱此項研究是費米完成的,他稱之為“費米統計”,並將對應的粒子稱為“費米子”。


    1926年,拉爾夫·福勒在描述恆星向白矮星的轉變過程中,首次應用了費米–狄拉克統計的原理。


    1927年,阿諾·索末菲將費米–狄拉克統計應用到他對於金屬電子的研究中。


    1928年,福勒和l·w·諾德漢(lothar wolfgang nordheim)在場致電子發射的研究中,也采用了這一統計規律。直至今日,費米–狄拉克統計仍然是物理學的一個重要部分。

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