Fermion
A fermion az elemi részecskék egy kategóriája. Nagyon kicsik és nagyon könnyűek. A fermionokat az anyag építőköveinek tekinthetjük, mivel az atomok fermionokból állnak. Paul Dirac egy híres tudós, Enrico Fermi tiszteletére nevezte el őket fermionoknak.
Az elektron (töltött részecske) fermion, de a foton (az elektromágneses sugárzás részecskéje) nem az. A fermionok spinszáma 1/2, 3/2, 5/2 stb. Mivel a spinjük nem egész szám, ezért a Pauli-féle kizárási elv érvényesül: két fermion nem oszthat meg egy kvantumállapotot (ami magában foglalja a térbeli helyzetet is), ha azonos kvantumszámmal rendelkeznek, például a spinjükkel. Más szóval a fermionok ütközhetnek egymással. Az elemi részecskék másik osztályában, a bozonoknál ez a viselkedés nem jellemző: sok bozon, például foton, lehet egyszerre ugyanazon a helyen. A fermionok mozgása a Fermi-Dirac-statisztikát követi.
A legtöbb jól ismert fermion spinje 1/2. Egy példa az 1/2-es spinű fermionokra az elektron. Az elektron a leptonoknak nevezett fermionok csoportjába tartozik.
Az alapvető fermionok (olyan fermionok, amelyek semmi másból nem állnak) vagy kvarkok vagy leptonok. A kvarkoknak 6 különböző típusa (úgynevezett "ízek") és a leptonoknak 6 különböző típusa létezik. Ezek a nevük:
- Kvarkok - fel, le, bájos, furcsa, felső, alsó, bájos
- Leptonok - elektron, müon, tau, elektron neutrínó, müon neutrínó, tau neutrínó
Mindegyik fermionhoz tartozik egy antirészecske is, így összesen 24 különböző alapvető fermion létezik. Az antirészecske hasonló az eredeti részecskéhez, de ellentétes elektromos töltéssel rendelkezik. Az "up", a "charm" és a "top" kvarkok elektromos töltése +2/3. Antirészecskéiknek -2/3 a töltésük (anti-up, anti-charm, anti-top). A másik három kvark (down, strange és bottom) töltése -1/3, az antirészecskéiké pedig +1/3 töltéssel rendelkezik. Az elektron, a müon és a tau leptonok töltése -1, antirészecskéik (antielektron vagy "pozitron", anti-muon, anti-tau) töltése +1. Az összes neutrínó és antineutrínó töltése 0. Az azonos töltésű kvarkok és leptonok közötti fő különbség a tömegük.
Bármely fermion szuperszimmetrikus megfelelőjét "szfermionnak" nevezzük.
Kérdések és válaszok
K: Mi az a fermion?
A: A fermion az elemi részecskék egy olyan kategóriája, amely nagyon kicsi és könnyű. Az anyag építőköveinek tekinthetők, mivel az atomok ezekből állnak.
K: Ki nevezte el őket fermionoknak?
V: Paul Dirac nevezte el őket fermionoknak a híres tudós, Enrico Fermi tiszteletére.
K: Az elektron is fermion?
V: Igen, az elektron (töltött részecske) a fermionok egyik fajtája.
K: Két fermion oszthatja meg ugyanazt a kvantumállapotot?
V: Nem, mivel a spinszámuk nem egész szám, a Pauli-féle kizárási elv szerint két fermion nem oszthatja meg ugyanazt a kvantumállapotot, ha azonos kvantumszámmal rendelkeznek, mint például a spin.
K: Hány különböző alapvető fermion létezik?
V: 24 különböző alapvető fermion létezik - 6 kvark és 6 lepton, valamint a hozzájuk tartozó antirészecskék.
K: Mi a különbség az azonos töltéssel rendelkező kvarkok és leptonok között?
V: Az azonos töltésű kvarkok és leptonok közötti fő különbség a tömegükben van.
K: Mi az a szfermion ? V: Bármely fermion szuperszimmetrikus megfelelőjét "szfermionnak" nevezzük.
