Почему температура Ферми не равна нулю?

Температура устанавливается равной нулю, чтобы определить энергию Ферми, потому что$T=0$соответствует основному состоянию этой электронной системы. Электроны все еще движутся со своим нулевым движением, и температура Ферми соответствует этому движению. Учитывая, что электроны не вносят большого вклада в теплоемкость объемного материала, электроны могут иметь относительно высокие кинетические энергии без заметного повышения температуры всей системы.

В полуклассическом описании, если мы думаем о температуре как связанной с кинетической энергией и, следовательно, скоростью электронов, принцип запрета Паули запрещает всем электронам находиться в одном и том же состоянии, а это означает, что подавляющее большинство электронов должно имеют ненулевую кинетическую энергию (поскольку они не могут все находиться в состояниях с нулевой кинетической энергией, или, точнее, они не могут все иметь нулевой импульс). Поэтому даже при нулевой температуре (самое низкое энергетическое состояние всей системы) электроны все еще движутся, энергия системы не равна нулю. Энергия Ферми - это энергия самых быстрых электронов, а температура Ферми - это температура, соответствующая этой энергии по той же формуле, которую вы привели.