費米氣體是理想氣體的量子力學版。在金屬內的電子、在半導體內的電子、或在中子星裏的中子，都可以被視為近似於費米氣體。在一個處於熱力平衡的費米氣體裏，費米子的能量分布，是由它們的密度，溫度，與容許能量量子態集合，依照費米-狄拉克統計的方程式而決定的。

費米氣體

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在物理学中，費米氣體，又稱為自由电子氣體、费米原子气体(fermionic atom gas)，是一个量子统计力学中的理想模型，指的是一群不相互作用的費米子。
費米氣體是理想氣體的量子力學版。在金屬內的電子、在半導體內的電子、或在中子星裏的中子，都可以被視為近似於費米氣體。在一個處於熱力平衡的費米氣體裏，費米子的能量分布，是由它們的密度，溫度，與容許能量量子態集合，依照費米-狄拉克統計的方程式而決定的。泡利不相容原理闡明，不容許被兩個或以上的費米子佔用同一个量子態。因此，在絕對零度，費米氣體的總能量，大於費米子數量與單獨粒子基態能量的乘積。並且，在絕對零度，費米氣體的壓力，稱為「簡併壓力」，不等於零。這與經典理想氣體的現象有很明顯的不同。簡併壓力使得中子星或白矮星能夠抵抗萬有引力的壓縮，因而得到穩定平衡，不致向內爆塌。
在低温下，玻色原子气体可以形成玻色-爱因斯坦凝聚(Bose-Einstein condensation, BEC)，这是由Einstein在1925年的理论而预言的。费米子由于泡利不相容原理，不能形成BEC。但可通过Feshbach共振，利用磁场调节费米原子间的相互作用，使费米子配对转变成玻色型粒子而形成BEC。
由於前述定義忽略了粒子與粒子之間的相互作用，費米氣體問題約化為研究一群獨立的費米子的物理行為的問題。這問題本身相當容易解析。一些更深奧，更進階，更精密的理論，牽涉到粒子與粒子之間的互相作用的理論（像費米液體理論或相互作用的微擾理論），時常會以費米氣體問題為研究的開端。