ความดันสถานะเสื่อมของอิเล็กตรอน

ความดันสถานะเสื่อมของอิเล็กตรอน หรือ ความดันดีเจเนอเรซีของอิเล็กตรอน (อังกฤษ: electron degeneracy pressure) เป็นผลสืบเนื่องมาจากหลักการกีดกันของเพาลี ซึ่งกล่าวว่า เฟอร์มิออนสองตัวไม่สามารถอยู่ในสถานะควอนตัมเดียวกันในเวลาเดียวกัน แรงที่เกิดขึ้นจากความดันนี้กำหนดขีดจำกัดขอบเขตที่สสารจะสามารถถูกบีบอัดเข้าด้วยกันโดยไม่กลายเป็นดาวนิวตรอนหรือหลุมดำ แรงดังกล่าวนับว่ามีความสำคัญอย่างมากต่อฟิสิกส์ดาราศาสตร์ เนื่องจากอธิบายการมีอยู่ของดาวแคระขาว

เมื่ออิเล็กตรอนถูกบีบอัดเข้าใกล้กันมากเกินไป อนุภาคที่แยกออกไปจะทำให้มันต้องมีระดับพลังงานที่เปลี่ยนไปเช่นกัน ในการเพิ่มอิเล็กตรอนอีกอนุภาคหนึ่งให้กับปริมาตรที่ให้มาจะต้องมีการเพิ่มระดับพลังงานของอิเล็กตรอนเพื่อสร้างพื้นที่ว่าง และปัจจัยดังกล่าวเป็นพลังงานซึ่งบีบอัดวัสดุซึ่งอยู่ในรูปของแรงดัน

ความดันสถานะเสื่อมของอิเล็กตรอนในวัตถุสามารถคำนวณได้จาก

$P={h^{2} \over 20m_{\rm {e}}m_{\rm {p}}^{5/3}}\left({3 \over \pi }\right)^{2/3}\left({\rho \over \mu _{e}}\right)^{5/3}$

โดยที่ $h$ คือ ค่าคงตัวของพลังค์ $m_{\rm {e}}$ คือ มวลของอิเล็กตรอน $m_{\rm {p}}$ คือ มวลของโปรตอน $\rho$ คือ ความหนาแน่น และ $\mu _{e}=N_{e}/N_{p}$ คือ อัตราส่วนของจำนวนอิเล็กตรอนต่อจำนวนโปรตอน (เมื่อพลังงานอนุภาคเพิ่มขึ้นถึงระดับสัมพัทธภาพ จำเป็นต้องใช้สูตรที่ดัดแปลง)

ความดันสถานะเสื่อมของอิเล็กตรอนจะช่วยยับยั้งการยุบตัวเนื่องจากแรงโน้มถ่วงของดาวฤกษ์ หากว่ามวลของมันต่ำกว่าขีดจำกัดจันทรเศขร (1.38 เท่าของมวลดวงอาทิตย์) แรงดันดังกล่าวจะป้องกันมิให้ดาวแคระขาวสลายตัว ดาวฤกษ์ซึ่งมีมวลเกินกว่านี้และไม่มีเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ที่สามารถใช้การได้อยู่จะเกิดการยุบตัวลงต่อไปจนกลายเป็นดาวนิวตรอนหรือหลุมดำ เนื่องจากความดันสถานะเสื่อมที่ได้จากอิเล็กตรอนไม่อาจสู้แรงดึงดูดเนื่องจากความโน้มถ่วงได้