Zdegenerowany gaz

• Elektrony, protony i neutrony należą do fermionów, które obowiązuje emphzakaz Pauliego. Mówi on, że w danym stanie kwantowym może znajdować się tylko jedna cząstka danego rodzaju.
• W zjonizowanym gazie jądra atomowe i elektrony poruszają się swobodnie. Spełniona jest jednak zasada nieoznaczoności Heisenberga: $\Delta x\Delta p \ge h/2\pi$, która w przestrzeni fazowej położeń i pędów wyznacza skończoną liczbę stanów kwantowych. W każdym takim stanie mogą znajdować się najwyżej 2 elektrony o przeciwnych pędach.
• W danej temperaturze cząstki mogą poruszać się z prędkościami z określonego zakresu, wyznaczonego przez rozkład prędkości. Zatem ich pędy też zawarte są w ograniczonym zakresie.
• Jeśli objętość zajmowana przez gaz znacznie maleje (wzrasta jego gęstość), wówczas zmniejsza się ilość dostępnych dla cząstek stanów kwantowych w przestrzeni fazowej położeń i pędów.
• Oczywiście na ogół kurczeniu odpowiada wzrost ciśnienia gazu, a zatem i temperatury (rośnie zakres możliwych pędów cząstek), lecz efekt ten nie jest w stanie zniwelować spadku możliwych położeń cząstek w zmniejszonej objętości.
• W momencie gdy zmniejszenie objętości spowoduje wypełnienie cząstkami wszystkich dostępnych stanów kwantowych, mamy do czynienia ze zdegenerowanym gazem.
• W kurczącym się jądrze gwiazdy, zawierającym gaz złożony z fermionów i jąder atomowych, jako pierwsze w stan degeneracji przechodzą elektrony. Dzieje się tak po przekroczeniu gęstości $10^{8}\: \textrm{kg}/\textrm{m}^{3}$.
• Jądro gwiazdy, w którym pojawił sie zdegenerowany gaz elektronowy, zaprzestaje kurczenia. Ciśnienie gazu elektronowego jest bowiem znacznie większe, od normalnego gazu. Pozostałe składniki jądra gwiazdy (nukleony i jądra różnych pierwiastków) nadal podlegaja prawom gazu doskonałego. Gwiazdę taką nazywamy białym karłem.