פרמיון

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
קפיצה אל: ניווט, חיפוש
המודל הסטנדרטי של פיזיקת החלקיקים
בוזונים פרמיונים
קווארקים
Photon.svg
פוטון
Up quark.svg
למעלה
Charm quark.svg
קסום
Top quark.svg
עליון
Gluon.svg
גלואון
Down quark.svg
למטה
Strange quark.svg
מוזר
Bottom quark.svg
תחתון
לפטונים
Z boson.svg
בוזון
Z
Electron neutrino.svg
נייטרינו
אלקטרוני
Muon neutrino.svg
נייטרינו
מיואוני
Tau neutrino.svg
נייטרינו
טאואוני
W boson.svg
בוזון W
Electron.svg
אלקטרון
Muon.svg
מיואון
Tau lepton.svg
טאו
Higgs boson.svg
בוזון
היגס

פרמיון הוא חלקיק שהספין שלו אינו שלם אלא "חצי שלם" - 1/2 או 3/2 או 5/2 וכן הלאה, (בניגוד לבוזונים). חלקיקים אלו עשויים להיות חלקיקים אלמנטריים או מורכבים מתת-חלקיקים אחרים. הפרמיונים קרויים על שם הפיזיקאי אנריקו פרמי.

בניגוד לבוזונים, שני פרמיונים אינם יכולים להימצא באותו מצב קוונטי. זהו עקרון האיסור של פאולי, הנובע ממשפט סטטיסטיקת הספין. לדוגמה, שני אלקטרונים הנמצאים באותו אורביטל (אטומי או מולקולרי) חייבים להיות בעלי ספין הפוך. באופן פורמלי, הסיבה שפרמיונים מקיימים את עקרון האיסור של פאולי היא שהמצב הקוונטי של פרמיונים הוא אנטי-סימטרי. מכך גם נובע, שפרמיונים מקיימים את סטטיסטיקת פרמי-דיראק.

החלקיקים היסודיים המרכיבים את החומר הם פרמיונים המתחלקים לשתי קבוצות: קווארקים (היוצרים פרוטונים ונייטרונים) ולפטונים (כמו אלקטרונים ונייטרינו). עקרון האיסור של פאולי לגבי פרמיונים אחראי ליציבות הקונפיגורציות האלקטרוניות באטום, ומאפשר את קיומם של מבנים כימיים. זאת כיוון שאף על פי שכל האלקטרונים באטום נמשכים לגרעין, הם נשארים בקונפיגורציות שונות, כך שלא יהיו שני אלקטרונים באותו מצב פיזיקלי, בהתאם לעקרון האיסור.

לחלקיקים בעלי ספין S יש סימטריית סיבוב של \ \frac{2\pi}{S} רדיאנים. לדוגמה, כדי לסובב חלקיק בעל ספין 1/2 עד שיחזור למצבו התחילי, יש לסובבו בזווית של \ 4\pi רדיאנים, כלומר שני סיבובים.

חלקיקים המורכבים ממספר זוגי של פרמיונים מתנהגים כבוזונים (לדוגמה, מזונים), וכאלה המורכבים ממספר אי-זוגי של פרמיונים מתנהגים כפרמיונים (כמו באריונים, למשל הפרוטון והנייטרון).

דוגמאות לפרמיונים:

ראו גם[עריכת קוד מקור | עריכה]