Er zijn een aantal (astro-)fysische systemen waarvoor het model van een ideaal quantumgas direct relevant is. Zo zijn het optreden van supervloeibaarheid en supergeleiding in bepaalde systemen quantummechanisch te verklaren vanuit het verschijnsel van Bose-Einstein condensatie. De straling van een foton-gas in evenwicht verklaart de achtergrondstraling in het heelal en in de ster-evolutietheorie geeft de ontaardingsdruk van elektronen een verklaring voor het bestaan van witte dwergen en neutronensterren.
Achtereenvolgens komen aan de orde:
- Bose-Einstein condensatie
Bose-Einstein condensatie (BEC) is het verschijnsel dat onder een bepaalde kritische temperatuur en/of boven een bepaalde kritische dichtheid, een eindige fractie bosonen condenseert in de laagste energietoestand. - Fotongas
De stralingswet van Planck geeft het energiespectrum van elektromagnetische straling in thermisch evenwicht als functie van de frequentie (of golflengte) en de temperatuur. - Ontaard elektron-gas
De vrije geleidingselektronen in een metaal kunnen in goede benadering behandeld worden als een ontaard Fermi-gas. - Witte dwerg
Een ster vergelijkbaar met de zon krimpt uiteindelijk tot een witte dwerg met ongeveer de afmetingen van de aarde. - Relativistisch ontaard
elektron-gas
De kinetische energie van ontaarde elektronen wordt relativistisch als de Fermi-energie van de orde is van de rustenergie van het elektron of groter. - Chandrasekhar-massa
Een ster met een massa kleiner dan de Chandrasekhar-massa zal eindigen als een witte dwerg. Als de massa groter is eindigt de ster als neutronenster, quarkster of zwart gat.