Большая Советская Энциклопедия (ФЕ)

  Геометрические характеристики Ф. п. (форма, кривизна, площади сечений и т.п.) связаны с физескими свойствами металлов, что позволяет строить Ф. п. по экспериментальным данным. Например, магнетосопротивление металла зависит от того, открытая Ф. п. или замкнутая, а знак константы Холла (см. Холла эффект ) от того, электронная она или дырочная. Период осцилляций магнитного момента (в эффекте де Хааза – ван Альфена) определяется экстремальной (по проекции квазиимпульса на магнитное поле) площадью сечения Ф. п. Поверхностный импеданс металла в условиях аномального скин-эффекта зависит от средней кривизны Ф. п. Период (по магнитному полю) осцилляций коэффициета поглощения ультразвука металлом обратно пропорционален экстремальному диаметру Ф. п. Частота циклотронного резонанса определяет эффективную массу электрона, знание которой позволяет найти скорость электронов на Ф. п. Для большинства одноатомных металлов и многих интерметаллических соединений Ф. п. уже изучены. Теоретическое построение Ф. п. основано на модельных представлениях о движении валентных электронов в силовом поле ионов.

  Лит.: Каганов М. И., Филатов А. П., Поверхность Ферми, М., 1969.

  М. И. Каганов.

Различный типы ферми поверхностей.

Ферми энергия

Фе'рми эне'ргия, ферми-уровень, значение энергии, ниже которой все энергетические состояния частиц вырожденного газа , подчиняющихся статистике ферми – Дирака (фермионов ), при абсолютном нуле температуры заняты (см. Статистическая физика ). Существование Ф. э. – следствие Паули принципа , согласно которому в состоянии с определённым импульсом p не может находиться более (2s + 1) частиц (s – спин частицы). Ф. э. совпадает со значениями химического потенциала газа фермионов при Т = 0 К. Ф. э. E_F можно выразить через число n частиц газа в единице объёма: , где m – масса частицы. Величина p_F =  называется ферми импульсом, или граничным импульсом. При Т = 0 К все состояния с импульсами р < p_F заняты частицами, а с р > p_F – свободны. Иными словами, при Т = 0 К фермионы занимают в импульсном пространстве состояния внутри сферы p ² = 2mE_F с радиусом p_F (ферми-сферы). При нагревании некоторые частицы переходят из состояния с р < p_F в состояние с р > p_F . Внутри ферми-сферы появляются свободные места, называемые дырками. Величина v_F = p_F /m =, называется ферми-скоростью (или граничной скоростью), определяет верхнюю границу скоростей фермионов при Т = 0 К.

  Вырожденный газ электронов проводимости в твёрдом теле при Т = 0 К заполняет в импульсном пространстве поверхности более сложной формы (см. Ферми поверхность ).

  Лит.: Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М., Статистическая физика, 2 изд., М., 1964 (Теоретическая физика, т. 5).

  М. И. Каганов.

Ферми Энрико

Фе'рми (Fermi) Энрико (29.9.1901, Рим, – 28.11.1954, Чикаго), итальянский физик, внёсший большой вклад в развитие современной теоретической и экспериментальной физики. После окончания в 1922 Пизанского университета учился в Германии и Нидерландах. В 1926–38 профессор Римского университета; Ф. оказал большое влияние на формирование итал. школы современной физики. В 1938 он эмигрировал из фашистской Италии. В 1939–45 профессор Колумбийского университета, руководил исследовательскими работами США в области использования ядерной энергии. С 1946 профессор Чикагского университета.

  Ф. принимал деятельное участие в создании основ квантовой физики. В 1925 он разработал статистику частиц, подчиняющихся Паули принципу (см. Ферми – Дирака статистика ). В 1934 создал количественную теорию b-распада, основанную на предположении В. Паули о том, что b-частицы испускаются одновременно с нейтрино. В 1934–38 Ф. с сотрудниками изучал свойства нейтронов и практически заложил основы нейтронной физики; впервые наблюдал искусственную радиоактивность, вызванную бомбардировкой нейтронами ряда элементов (в т. ч. урана), открыл явление замедления нейтронов и создал теорию этого явления (Нобелевская премия, 1938). В декабре 1942 Ф. впервые удалось осуществить ядерную цепную реакцию в построенном им первом в мире ядерном реакторе , где в качестве замедлителя нейтронов использовался графит, в качестве горючего – уран.

  Последние годы жизни занимался физикой высоких энергий. Впервые начал экспериментальные исследования взаимодействий заряженных p-мезонов разных энергий с водородом и получил ряд фундаментальных результатов. Ф. принадлежат также теоретические работы в области физики высоких энергий (статистическая теория множественного образования мезонов в соударении двух нуклонов, теория происхождения космических лучей и др.).