ফার্মি গ্যাস মডেল হলো একটি কোয়ান্টাম মেকানিক্সের মডেল, যা ইতিহাসবার্তায় ইন্সটিটিউট ফর এডভান্সড স্টাডি এবং এনার্জি কোয়ান্টাম প্রজেক্টের অধীন তৈরি হয়েছে। এই মডেলটির অনুমতি সম্পর্কে অনেক কিছু অনুমিত বা অনুমোদিত হয়েছে, কিছুটা বৃহত্তরভাবে হিসেবে কাজ করছে তা নিয়ে বিভিন্ন অধ্যায়ে গবেষণা হয়েছে। তবে, এই মডেলের সম্পর্কে শুধুমাত্র মৌলবাদী অনুমতি নিয়েই আলোচনা হয়ে থাকে, সবার কাছে এটি মৌলবাদী মডেল হিসেবে প্রচলিত হয়ে থাকে না।
ফার্মি গ্যাস মডেল (Fermi gas model) ইলেকট্রনের আচরণ বর্ণনা করার জন্য একটি সাধারণ মডেল। এই মডেল নিম্নলিখিত অনুমতি গুলোর উপর ভিত্তি করে তৈরি:
1. ইলেকট্রনগুলো ফার্মিয়ন: ফার্মিয়নগুলো হলো অর্ধ-পূর্ণসংখ্যক স্পিন (spin) সম্পন্ন কণা। ইলেকট্রনের স্পিন ½, তাই এটি একটি ফার্মিয়ন।
2. Pauli exclusion principle: এই নীতি অনুসারে, দুটি ফার্মিয়ন একই কোয়ান্টাম অবস্থায় থাকতে পারে না।
3. ইলেকট্রনগুলো স্বাধীনভাবে কাজ করে: এই মডেল অনুমান করে যে ইলেকট্রনগুলো একে অপরের সাথে কোনো মিথস্ক্রিয়া করে না।
4. তাপমাত্রা পরম শূন্যের কাছাকাছি: এই মডেল শুধুমাত্র পরম শূন্যের কাছাকাছি তাপমাত্রায় প্রযোজ্য।
5. ইলেকট্রনগুলো একটি সমান্তরাল ক্ষেত্রে আবদ্ধ: এই মডেল অনুমান করে যে ইলেকট্রনগুলো একটি ধাতুতে থাকা সমান্তরাল বিদ্যুৎ ক্ষেত্রের মধ্যে আবদ্ধ।
এই অনুমতি গুলোর উপর ভিত্তি করে ফার্মি গ্যাস মডেল নিম্নলিখিত গুরুত্বপূর্ণ ফলাফল গুলো বের করতে পারে:
- ফার্মি শক্তি: ইলেকট্রনের সর্বোচ্চ শক্তির স্তর।
- ফার্মি স্তর: ইলেকট্রনের গড় শক্তির স্তর।
- ইলেকট্রন ঘনত্ব: ইলেকট্রনের সংখ্যা প্রতি একক আয়তনে।
- তাপীয় ধারণক্ষমতা: তাপের পরিবর্তনের সাথে সাথে ইলেকট্রন গ্যাসের তাপমাত্রা পরিবর্তনের হার।
ফার্মি গ্যাস মডেল ধাতু, অর্ধপরিবাহী এবং অন্যান্য ইলেকট্রনিক উপকরণের বৈশিষ্ট্য ব্যাখ্যা করার জন্য ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়।
উল্লেখ্য যে, এই মডেল কিছু ক্ষেত্রে সঠিকভাবে কাজ করে না। উদাহরণস্বরূপ, এই মডেল উচ্চ তাপমাত্রায় বা শক্তিশালী ইলেকট্রন-ইলেকট্রন মিথস্ক্রিয়া আছে এমন ক্ষেত্রে সঠিকভাবে কাজ করে না।