Fermi-Dirac statistiek fysica

Fermi-Dirac-statistieken, in de kwantummechanica, een van de twee mogelijke manieren waarop een systeem van niet te onderscheiden deeltjes kan worden verdeeld over een reeks energietoestanden: elk van de beschikbare afzonderlijke staten kan slechts door één deeltje worden ingenomen. Deze exclusiviteit verklaart de elektronenstructuur van atomen, waarin elektronen in afzonderlijke toestanden blijven in plaats van in een gemeenschappelijke toestand in te storten, en voor sommige aspecten van elektrische geleidbaarheid. De theorie van dit statistisch gedrag is ontwikkeld (1926–27) door de natuurkundigen Enrico Fermi en PAM Dirac, die erkenden dat op deze manier een verzameling identieke en niet te onderscheiden deeltjes kan worden verdeeld over een reeks discrete (gekwantiseerde) toestanden.

In tegenstelling tot de Bose-Einstein-statistieken, zijn de Fermi-Dirac-statistieken alleen van toepassing op die soorten deeltjes die voldoen aan de beperking die bekend staat als het Pauli-uitsluitingsprincipe. Dergelijke deeltjes hebben half-integer spinwaarden en worden fermionen genoemd, naar de statistieken die hun gedrag correct beschrijven. Fermi-Dirac-statistieken zijn bijvoorbeeld van toepassing op elektronen, protonen en neutronen.