imported>Alturand K (HC: Ergänze Kategorie:Festkörperphysik) |
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'''Entartete Materie''' (auch | '''Entartete Materie''' (auch '''degenerierte Materie''') ist [[Materie (Physik)|Materie]] in einem Zustand, der aufgrund [[Quantenmechanik|quantenmechanischer]] Effekte von dem in der [[Klassische Physik|klassischen Physik]] bekannten Verhalten abweicht. Dies tritt allgemein bei sehr großer [[Dichte]] oder sehr niedriger [[Temperatur]] ein, gilt aber auch schon unter Normalbedingungen für die [[Elektronengas#Entartetes Elektronengas|Leitungselektronen in Metallen]]. Der Begriff ''Entartung'' hat hier eine andere Bedeutung als bei [[Entartung (Quantenmechanik)|entarteten Energieniveaus]]. | ||
Entartete Materie ist im [[Universum]] weit verbreitet. Man schätzt, dass etwa 10 % aller Sterne [[Weißer Zwerg|Weiße Zwerge]] sind, die aus entarteter Materie (vor allem [[Sauerstoff]] und [[Kohlenstoff]]) bestehen. In Weißen Zwergen sind die [[Elektron]]en entartet, in [[Neutronenstern]]en die [[Neutron]]en. | Entartete Materie ist im [[Universum]] weit verbreitet. Man schätzt, dass etwa 10 % aller Sterne [[Weißer Zwerg|Weiße Zwerge]] sind, die aus entarteter Materie (vor allem [[Sauerstoff]] und [[Kohlenstoff]]) bestehen. In Weißen Zwergen sind die [[Elektron]]en entartet, in [[Neutronenstern]]en die [[Neutron]]en. | ||
== Entartetes Fermionengas == | == Entartetes Fermionengas == | ||
Wenn [[Fermion]]en (z. B. [[Proton]]en, Elektronen oder Neutronen) in Sternen zu großer Dichte konzentriert sind, tritt der [[Gravitation]], die nach innen wirkt und zu höherer Dichte führt, ein '''Entartungsdruck''' (auch | Wenn [[Fermion]]en (z. B. [[Proton]]en, Elektronen oder Neutronen) in Sternen zu großer Dichte konzentriert sind, tritt der [[Gravitation]], die nach innen wirkt und zu höherer Dichte führt, ein '''Entartungsdruck''' (auch '''Fermi-Druck''') entgegen. Der Entartungsdruck wirkt dem [[Gravitationsdruck#Gravitationsdruck in Sternen|Gravitationsdruck]] entgegen und hat seine Ursache im [[Pauli-Prinzip]], das verbietet, dass zwei Fermionen einen identischen [[Zustand (Quantenmechanik)|Quantenzustand]] annehmen können. Daher würde eine weitere [[Kompressionsmodul|Kompression]] bedeuten, dass sich Fermionen in höhere [[Energiezustand|Energiezustände]] begeben müssten, so dass weitere Fermionen in das betrachtete Volumen eintreten und so die Dichte erhöhen könnten. | ||
Auch das (quasi-)freie (Leitungs-)[[Elektronengas]] in gewöhnlichen Metallen ist in diesem Sinne entartet, d. h. viele metallische Eigenschaften (wie elektrische oder thermische Leitfähigkeit) können ohne [[Quantenmechanik]] nicht beschrieben werden. | Auch das (quasi-)freie (Leitungs-)[[Elektronengas]] in gewöhnlichen Metallen ist in diesem Sinne entartet, d. h. viele metallische Eigenschaften (wie elektrische oder thermische Leitfähigkeit) können ohne [[Quantenmechanik]] nicht beschrieben werden. | ||
Entartete Materie (auch degenerierte Materie) ist Materie in einem Zustand, der aufgrund quantenmechanischer Effekte von dem in der klassischen Physik bekannten Verhalten abweicht. Dies tritt allgemein bei sehr großer Dichte oder sehr niedriger Temperatur ein, gilt aber auch schon unter Normalbedingungen für die Leitungselektronen in Metallen. Der Begriff Entartung hat hier eine andere Bedeutung als bei entarteten Energieniveaus.
Entartete Materie ist im Universum weit verbreitet. Man schätzt, dass etwa 10 % aller Sterne Weiße Zwerge sind, die aus entarteter Materie (vor allem Sauerstoff und Kohlenstoff) bestehen. In Weißen Zwergen sind die Elektronen entartet, in Neutronensternen die Neutronen.
Wenn Fermionen (z. B. Protonen, Elektronen oder Neutronen) in Sternen zu großer Dichte konzentriert sind, tritt der Gravitation, die nach innen wirkt und zu höherer Dichte führt, ein Entartungsdruck (auch Fermi-Druck) entgegen. Der Entartungsdruck wirkt dem Gravitationsdruck entgegen und hat seine Ursache im Pauli-Prinzip, das verbietet, dass zwei Fermionen einen identischen Quantenzustand annehmen können. Daher würde eine weitere Kompression bedeuten, dass sich Fermionen in höhere Energiezustände begeben müssten, so dass weitere Fermionen in das betrachtete Volumen eintreten und so die Dichte erhöhen könnten.
Auch das (quasi-)freie (Leitungs-)Elektronengas in gewöhnlichen Metallen ist in diesem Sinne entartet, d. h. viele metallische Eigenschaften (wie elektrische oder thermische Leitfähigkeit) können ohne Quantenmechanik nicht beschrieben werden.
Weiße Zwerge werden durch den Entartungsdruck ihres Elektronengases stabilisiert.
In einem physischen Doppelsternsystem kann ein Weißer Zwerg durch einen Akkretionsfluss von seinem Begleitstern weiter anwachsen. Wenn seine Masse dabei die Chandrasekhar-Grenze erreicht, kann der Entartungsdruck den Gravitationsdruck nicht mehr kompensieren. Man könnte daher annehmen, es entstünde dann ein Neutronenstern. Stattdessen kommt es aber durch die ansteigende Temperatur und Dichte zu neuen Kernfusionsreaktionen und es entsteht eine Supernova vom Typ Ia[1], denn der Weiße Zwerg besteht im Gegensatz zu einem Neutronenstern noch aus fusionsfähiger Materie.