פרמיון
פרמיון (בכתיב לטיני: Fermion, על שם Enrico Fermi) הוא חלקיק שהספין שלו אינו שלם אלא "חצי שלם" - 1/2 או 3/2 או 5/2 וכן הלאה, וזאת בניגוד לבוזונים, להם יש ספין שלם. 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). 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 רדיאנים. לדוגמה, כדי לסובב חלקיק בעל ספין 1/2 עד שיחזור למצבו התחילי, יש לסובבו בזווית של 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
| חלקיקים בפיזיקה | ||
|---|---|---|
| חלקיקים יסודיים | ||
| בוזונים | בוזוני כיול (פוטון • גלואון • בוזון +W • בוזון -W • בוזון Z0) • בוזון היגס | |
| קווארקים | למעלה (קווארק • אנטי-קווארק) • למטה (קווארק • אנטי-קווארק) • קסום (קווארק • אנטי-קווארק) • מוזר (קווארק • אנטי-קווארק) • עליון (קווארק • אנטי-קווארק) • תחתון (קווארק • אנטי-קווארק) | |
| לפטונים | אלקטרון • פוזיטרון • מיואון • אנטי-מיואון • טאו • אנטי-טאו • נייטרינו אלקטרוני • אנטי-נייטרינו אלקטרוני • נייטרינו מיואוני • אנטי-נייטרינו מיואוני • נייטרינו טאוני • אנטי-נייטרינו טאוני | |
| חלקיקים מורכבים | ||
| באריונים | נוקליאונים (פרוטון • נייטרון) • אנטי-פרוטון • אנטי-נייטרון • היפרונים • באריון אקזוטי (פנטא-קווארק) | |
| מזונים | פאיון • קאון • פי • מזון D • מזון J/psi • מזון B • אופסילון • מזון אקזוטי (טטרא-קווארק) • Y(4140) | |
| לא האדרונים | גרעין האטום • אטום • מולקולה | |
| חלקיקים היפותטיים | ||
| בוזונים | גרוויטון • מזון אקזוטי • כדור גלואונים | |
| פרמיונים | באריון אקזוטי | |
| שותפי-על | גרוויטינו • לא גאוג'ינואים (נייטרלינו • צ'ארג'ינו) | |
| אחרים | טאכיון • מונופול מגנטי • פראון | |
