Fermiony
Fermion to kategoria cząstek elementarnych. Są one bardzo małe i bardzo lekkie. Fermiony mogą być uważane za budulce materii, ponieważ atomy składają się z fermionów. Paul Dirac nazwał je fermionami na cześć słynnego naukowca o nazwisku Enrico Fermi.
Elektron (cząstka naładowana) jest fermionem, ale foton (cząstka promieniowania elektromagnetycznego) nie jest. Liczba spinowa fermionów wynosi 1/2, 3/2, 5/2, itd. Ponieważ ich spin nie jest liczbą całkowitą, postępują one zgodnie z zasadą wykluczenia Pauli: żadne dwa fermiony nie mogą mieć wspólnego stanu kwantowego (co obejmuje położenie w przestrzeni), jeśli mają te same liczby kwantowe, takie jak spin. Innymi słowy, fermiony mogą zderzyć się ze sobą. Takie zachowanie nie należy do innej klasy cząstek elementarnych zwanych bozonami: można mieć wiele bozonów, na przykład fotonów, w tym samym miejscu w tym samym czasie. Ruch fermionów jest zgodny ze statystyką Fermi-Dirac.
Najbardziej znane fermiony mają spin 1/2. Przykładem typu fermionu o obrocie 1/2 jest elektron. Elektron należy do grupy fermionów zwanych leptonami.
Podstawowe fermiony (fermiony, które nie są zbudowane z niczego innego) to albo kwarki albo leptony. Istnieje 6 różnych typów kwarków (zwanych "smakami") i 6 różnych typów leptonów. To są ich nazwy:
- Kwarki - w górę, w dół, urok, dziwne, góra, dół
- Leptony - elektron, mion, taon, neutrino elektronowe, neutrino mionowe, neutrino taonowe
Każdy z tych fermionów ma również związany z nim antycząsteczkę, a więc łącznie 24 różne podstawowe fermiony. Antycząstka jest podobna do pierwotnej cząstki, ale o przeciwnym ładunku elektrycznym. Kwarki "góra", "urok" i "góra" mają ładunek elektryczny +2/3. Ich antycząstki mają ładunek -2/3 (anty-up, anty-czar, anty-top). Pozostałe trzy kwarki (dolny, dziwny i dolny) mają ładunek -1/3, a ich antycząstki mają ładunek +1/3. Wszystkie leptony elektronowe, mionowe i taonowe mają ładunek -1, a ich antycząstki (antyelektronowe lub "pozytonowe", antymionowe, antytauowe) mają ładunek +1. Wszystkie neutrina i antyneutrina mają ładunek 0. Główną różnicą pomiędzy kwarkami lub leptonami o tym samym ładunku jest ich masa.
Supersymetryczny odpowiednik każdego fermionu jest nazywany "sfermionem".
Pytania i odpowiedzi
P: Co to jest fermion?
O: Fermion to kategoria cząstek elementarnych, które są bardzo małe i lekkie. Można je uważać za budulec materii, ponieważ składają się z nich atomy.
P: Kto nazwał je fermionami?
O: Paul Dirac nazwał je fermionami na cześć słynnego naukowca Enrico Fermiego.
P: Czy elektron jest fermionem?
O: Tak, elektron (cząstka naładowana) jest rodzajem fermionu.
P: Czy dwa fermiony mogą mieć ten sam stan kwantowy?
O: Nie, ponieważ ich liczba spinowa nie jest liczbą całkowitą, podlegają one zasadzie wykluczenia Pauliego, która mówi, że żadne dwa fermiony nie mogą mieć tego samego stanu kwantowego, jeżeli mają te same liczby kwantowe, takie jak spin.
P: Ile jest różnych fermionów fundamentalnych?
O: Istnieją 24 różne podstawowe fermiony - 6 kwarków i 6 leptonów plus ich antycząstki.
P: Jaka jest różnica między kwarkami i leptonami o tym samym ładunku?
O: Główną różnicą między kwarkami i leptonami o tym samym ładunku jest ich masa.
P: Co to jest sfermion? O: Supersymetryczny odpowiednik dowolnego fermionu nazywa się "sfermionem".
