Вироджений газ, газ, властивості якого істотно відрізняються від властивостей класичного ідеального газу унаслідок квантовомеханічного впливу однакових часток один на одного. Це взаємний вплив часток обумовлений не силовими взаємодіями, відсутніми в ідеального газу, а тотожністю (непомітністю) однакових часток в квантовій механіці (див. Тотожності принцип ). В результаті такого впливу заповнення частками можливих рівнів енергії навіть в ідеальному газі залежить від наявності на даному рівні інших часток. Тому теплоємність і тиск такого газу інакше залежать від температури, чим в ідеального класичного газу; по-іншому виражається ентропія, вільна енергія і т. д.
Звиродніння газу настає при пониженні його температури до деякого значення, званого температурою звиродніння. Повне звиродніння відповідає абсолютному нулю температури.
Вплив тотожності часток позначається тим істотніше, чим менше середня відстань між частками r в порівнянні з довжиною хвилі де Бройля часток l = h/mv ( m — маса частки, v — її швидкість, h — Планка постійна ). Це пояснюється тим, що класична механіка застосовна до руху часток газу лише за умови r >> l. Оскільки швидкість часток газу пов'язана з температурою (чим більше швидкість, тим вище температура), то температура звиродніння, що визначає кордон застосовності класичної теорії, тим вище, чим менше маса часток газу і чим більше його щільність (тобто чим менше середня відстань між частками). Тому температура звиродніння особливо велика (порядка 10 000 До) для електронного газу в металах: маса електронів дуже мала (~ 10 -27 г ), а їх щільність в металах дуже велика (10 22 електронів в 1 см 3 ). Електронний газ в металах вироджений при всіх температурах, при яких метал залишається в твердому стані.
Для звичайних атомних і молекулярних газів температура звиродніння близька до абсолютного нуля, так що такий газ практично завжди поводиться як класичний (при таких низьких температурах всі речовини знаходяться в твердому стані, окрім гелію, що є квантовою рідиною при скільки завгодно близьких до абсолютного нуля температурах).
Оскільки характер несилового впливу тотожних часток один на одного різний для часток з цілим (бозони ) і напівцілим (ферміони ) спином, та поведінка газу з ферміонів (фермі-газу ) і з бозонів (бозе-газу ) також буде різним при звироднінні.
У фермі-газу (до якого відноситься електронний газ в металі) при повному звироднінні (при Т = 0 До) заповнені всі нижні енергетичні рівні аж до деякого максимального, званого рівнем Фермі, а все подальші залишаються порожніми. Підвищення температури лише трохи змінює такий розподіл електронів металу по рівнях: мала доля електронів, що знаходяться на рівнях, близьких до рівня Фермі, переходить на порожні рівні з більшою енергією, звільняючи таким чином рівні нижче фермієвського, з яких був здійснений перехід.
При звироднінні газу бозонів з часток з відмінною від нуля масою (такими бозонами можуть бути атоми і молекули) деяка доля часток системи повинна переходити в стан з нульовим імпульсом; це явище називається Бозе — Ейнштейна конденсацією . Чим ближче температура до абсолютного нуля, тим більше часток повинні виявитися в цьому стані. Проте, як вже говорилося, системи таких часток при пониженні температури до дуже низьких значень переходять в твердий або рідкий (для гелію) стани, в яких значительни силові взаємодії між частками і до яких тому непридатне наближення ідеального газу. Явище Бозе — Ейнштейна конденсації в рідкому гелії, який можна розглядати як неідеальний газ з так званих квазічастинок, приводить до появи надтекучість .
Для газу з бозонів нульової маси, до яких відносяться фотони (спин 1), температура звиродніння дорівнює нескінченності; тому фотонний газ — завжди вироджений і класична статистика до нього не застосовна ні за яких умов. Фотонний газ є єдиним виродженим ідеальним бозе-газом стабільних часток. Проте Бозе — Ейнштейна конденсації в нім не відбувається, оскільки не існує фотонів з нульовим імпульсом (фотони завжди рухаються із швидкістю світла). При нульовій абсолютній температурі фотонний газ перестає існувати.
