Фермион

Фермиони се честички со половен спин кои создаваат антисиметрични квантни сосотјби. Затоа за фермионите важи Паулиевото начело. Фермионите се делат на кваркови и лептони. Името го добиле според Енрико Ферми.

Во стандарден модел на слаби и силни заемодејства (сили), фермионите се творци на материјата.

Сите елементарни честички се или фермиони или бозони. За фермионите важи Ферми-Дираковата статистика.

Фермиони се:

Фермиони

Според делот на физиката што ги изучува честичките, фермион е било која честичка определена со Ферми-Диракова статистика. Името го добила според презимето на физичарот Енрико Ферми. Овие честички се потчинуваат на Паулиевиот принцип на исклучување. Фермионите ги вклучуваат сите кварк честички и лептони, како и било кои сложени честички составени од непарен број од претходно споменатите честички, како на пример сите бариони и многу атоми и атомски јадра. Фермионите се разликуваат од бозоните, кои се потчинуваат наБозе - Ајнштановата статистика. Фермионот може да биде елементарна честичка, како на пример електронот, или може да биде сложена честичка како протонот. Според Спин-Статистичката теорија во било која веројатна квантнорелативистичка теорија на полето, честичките со спин цел број се бозони, додека пак честичките со спин полови на целброј се фермиони. Покрај одликите според спинот, фермионите имаат и друго специфично својство: квантниот број на бариони или лептони е запазен. Според тоа всушност наместоза спин статистика се работи за спин статистичка - квантен број релација. Како последица на Паулиевиот принцип на исклучување, само еден фермион може да зафати за дадена квантна состојба во било кое дадено време. Ако повеќе фермиони ја имаат и статараспределба на просторната веројатност, тогаш барем едно својство на секој фермион, какона пример спинот, мора да биде различен. Фермионите вообичаено се поврзуваат со материја, а бозоните се генерално честички носители на сила, иако во моменталната состојба на физиката на честички разликата меѓу овие два концепти не е многу јасна. Слабо интерактивните фермиони исто така може да покажат однесување на бозон при екстремни услови. При ниски температури фермионите покажуваат супер флуидност кај ненаелектризирани честички и супер спроводливост кај наелектризирани честички. Сложени тефермиони, како протони и неутрони, се основните градбени честички на секој дневната материја.

Елементарни фермиони

Стандардниот модел препознава 2 вида наелементарни фермиони: кварки и лептони. Вкупно, моделот разликува 24 различни фермиони. Постојат 6 кварки (горе, долу, непознат, магичен, површен и длабински) , и 6 лептони (електрон, електрон неутрино, мион, мион неутрино, тауони тау неутрино), заедно со соодветните анти честички на секоја од нив.

Математички, фермионите ги има во три врсти : Вејлови фермиони(безмаса),Диракови фермиони (со маса) и Мајоранови фермиони(идентична со својата анти честичка). Се верува дека повеќето фермиони според Стандардниот модел се Диракови фермиони, иако засега не се знае дали неутриното е Дираков или Мајоранов фермион. Дираковите фермиони може да се третираат како комбинација од два Вејлови фермиони. Во Јули 2015, Вејловите фермиони беа експериментално реализирани во Бејлови полуметали.

Скармиони

Во квантната теорија на полето, може да има поле со конфигурации од бозони, кои се тополошки извртени. Овие се кохерентни состојби, кои се однесуваат како честичка, и тие можат да бидат фермиониски дури иако сите составни честички се бозони. Ова беше откриено од страна на Тони Скарме во почетокот на 1960-тите, па таквите фермиони направени од бозони се наречени Скармиони според него. Оригиналниот пример на Скарме вклучува лполиња со вредностите на три-димензионалнасфера, оригиналниот нелинеарни сигма модел кој го опишува однесувањето на пионите на голема оддалеченост. Во моделот на Скарме е, репродуцирано приближување кон квантната хромодинамика (ЉЦД), протонот и неутронот се фермионски тополошки конфигураци и наполето на апиони. Додека примерот на Скарме вклучува физика на пиони, постои попознат пример во квантната електродинамика со магнетен монопол. Бозонски монопол со најмалиот можен магнетен полнеж и бозонска верзија на електронот ќе формираат фермионски дион. Аналогијата меѓу полето на Скарме и полето на Хигс на електрослабиот дел се користи за да се постулира дека сите фермиони се скармиони. Ова би можело да се објасни зошто сите познати фермиони имаат барионски или Лептонски квантни броеви и обезбедуваат физички механизам за принципот на исклучување на Паули.

Сложени фермиони

Сложените честички (какохадрони, атомското јадро и атомите) можат да бидат бозони или фермиони во зависност од нивните составни делови. Попрецизно, поради врската меѓу спинотистатистиката, честичка што содржи непарен број на фермиони самата е фермион. Таа ќе има спин половина цел број. Примери: • Барионите, какопротонотилинеутронот, содржат три фермионскикваркиизатоа е фермион. • Јадрото на атомот Јаглерод 13 содржи 6 протонии 7 нутрони и затоа e фермион • Атомот на хелиум 3 (3Хе) е составен од 2 протони, еден неутрон и 2 електрони и затоа е фермион. Бројот на бозони во сложена честичка составена од едноставни честички ограничена со потенцијал нема ефект на тоа дали е бозонили фермион. Фермионско или бозонски однесување насложена чесица (или систем) е само забележано на големи растојанија (споредено со големината на системот). Приближно, таму каде што просторната структура почнува да станува значајна, сложената честица (илисистем) се однесува според својот состав. Фермионите покажуваат бозонско однесување кога се слабо врзани во пар. Ова е потеклото на суперспроводливоста и на суперфлуидно стана Хелиум 3: во суперспроводливи материјали, електроните заемно дејствуваат преку размената на фионони, формирајќи Куперови парови, додека во хелиум 3 Куперовите парови се формираат преку спин флуктации. Квазичестичките од Халовиот квантенефект се исто така познати како сложени фермиони, кои се електрони со парен број на квантизирани витли прикачени на нив.

Поврзано

Елементарни честички
Субатомски честички
Фермиев гас
Бозе-Ајнштајнова статистика
Максвелова статистика
Ферми-Диракова статистика