Fermion

Dans la physique de particules de , les fermions sont des particules avec une rotation du Moitié-nombre entier de , tel que les protons et les électrons ils sont baptisés du nom de Enrico Fermi . Dans le modèle standard il y a deux types de fermions élémentaires du : quarks et leptons . Les 24 saveurs fermionic fondamentales sont :
quarks du

12 - 6 particules ( u · d · s · c · b · t ) avec 6 antiparticules correspondantes
leptons du

12 - 6 particules ( e · μ · τ · νe · νμ · ντ ) avec 6 antiparticules correspondantes, dont 3 sont les Neutrinos et 3 sont les Antineutrinos

Contrairement aux bosons seulement un fermion peut occuper un état de Quantum à un moment donné (ils respectent le principe d'exclusion de Pauli de ). Ainsi, si plus d'un fermion occupe le même lieu dans l'espace, les propriétés de chaque fermion (par exemple sa rotation) doivent être différentes du repos. Par conséquent des fermions sont habituellement rapportés avec la matière tandis que les bosons sont rapportés avec le rayonnement , cependant la séparation entre les deux n'est pas clair en physique de quantum.

Propriétés de base

En raison de leur rotation de moitié-nombre entier, en tant qu'observateur entoure un fermion (ou pendant que le fermion tourne 360° autour de son axe) le Wavefunction du signe de changements de fermion. Un phénomène relatif s'appelle un comportement antisymmétrique du wavefunction du de d'un fermion. Les fermions obéissent les statistiques de Fermi-Dirac de , signifiant cela quand on permute deux fermions, le Wavefunction des changements de système signent. Une conséquence de ceci est le principe d'exclusion de Pauli - aucun deux fermions ne peuvent occuper le même état de Quantum en même temps. Ceci a comme conséquence le " ; rigidness" ; ou " ; stiffness" ; de matière qui incluent les fermions (les noyaux atomiques, les atomes, les molécules, etc.), ainsi de fermions sont parfois dits d'être les constituants de la matière , et les bosons à être des particules qui transmettent des interactions (le force , ou constituants du rayonnement .

Le principe d'exclusion de Pauli de respecté par des fermions est responsable du " ; rigidness" ; de la matière ordinaire (c'est un contribuant important au jeune module ), et pour la stabilité de l'électron de écosse des atomes (ainsi pour la stabilité de la matière atomique). Elle est également responsable de la complexité des atomes (la rendant impossible pour que tous les électrons atomiques occupent la même force), de ce fait rendant la chimie complexe possible. Elle est également responsable de la pression dans la matière dégénérée qui régit en grande partie l'état d'équilibre des nains blancs et des étoiles neutron

Dans de grands systèmes, la différence entre les statistiques bosonic et fermionic est seulement évidente à de grandes densités quand leurs fonctions d'onde recouvrent. À de faibles densités, les deux types de statistiques sont bien rapprochés par les statistiques de Maxwell-Boltzmann de , qui est décrit par la mécanique classique .

Fermions élémentaires

Toutes les particules élémentaires observées sont des fermions ou des bosons . Les fermions élémentaires connus du sont divisés en deux groupes : Quarks et leptons

Les Quarks composent les protons et les neutrons qui sont les fermions composés.

Les leptons incluent l'électron et les particules semblables et plus lourdes ( Muon et Tauon ) et le neutrino .

Les fermions connus de l'hélicité gauchère agissent l'un sur l'autre par l'interaction faible alors que les fermions droitiers connus ne font pas.

Fermions composés

En plus des fermions et des bosons élémentaires , les particules composées (composées des particules plus fondamentales) sont également des fermions ou des bosons , dépendant seulement du nombre de fermions qu'elles contiennent :
Une particule composée contenant un chiffre pair des fermions est un boson de . Exemples :
Un méson contient deux quarks (qui de sont des fermions) et est donc un boson de .
Le noyau d'un atome du Carbon-12 contient 6 protons et 6 neutrons (tous les fermions) et est donc également un boson de .
Une particule composée contenant un nombre impair de fermions est un fermion de . Exemples :
Un Baryon contient trois quarks et est donc un fermion de .
Le noyau d'un atome du Carbon-13 contient 6 protons et 7 neutrons et est donc un fermion de . Le nombre de bosons dans une particule composée n'a aucun effet dessus si c'est un boson ou un fermion.

Fermionic ou comportement bosonic d'une particule composée (ou de système) est seulement vu à la grande (comparé à la taille du système) distance. À la proximité, où la structure spatiale commence à être importante, une particule composée (ou le système) se comporte selon son maquillage constitutif. Par exemple, deux atomes d'hélium ne peuvent pas partager le même espace s'il est comparable par la taille à la taille de la structure intérieure de l'atome d'hélium elle-même (~10−10  ; m) - en dépit des propriétés bosonic des atomes d'hélium. Ainsi, l'hélium liquide a la densité finie comparable à la densité de la matière liquide du ordinaire .

Voir également

Liste de des particules
Champ de Fermionic de
Particules identiques
Parastatistics

articles

simple : Fermion .

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