Avainero bosonien ja fermionien välillä on, että bosonien spin on kokonaisluku, kun taas fermioneissa on puolikokonaisluku.
Kaikki luonnossa havaitsemamme hiukkaset ovat kahta tyyppiä bosoneina ja fermioneina. Voimme jakaa hiukkaset näihin kahteen ryhmään hiukkasten spinin perusteella. Siksi kutsumme sitä "pyöritysluokitukseksi". Kaikilla hiukkasilla on spin tai "sisäinen kulmamomentti".
Mitä bosonit ovat?
Bosonit ovat hiukkasia, joilla on kokonaislukuspin. Siksi Paulin poissulkemisperiaate ei rajoita näitä hiukkasia. Voimme kuvata näiden hiukkasten energiajakaumaa Bosen-Einsteinin tilastojen avulla.
Kuva 01: Bosonien symmetrinen a altofunktio
Joitakin esimerkkejä bosoneista ovat perushiukkaset, kuten fotonit, gluonit jne. Se sisältää sekä alkuainehiukkasia että komposiittihiukkasia, eli mesoneja. Yksi näiden hiukkasten tärkeä ominaisuus on, että ne eivät rajoita samassa kvanttitilassa olevien hiukkasten määrää. Bosoneja kutsutaan tästä syystä "voiman kantajiksi". Lisäksi ne toimivat liimana, joka pitää aineen koossa. Lisäksi a altofunktion, joka kuvaa bosonien kokoelmaa, on oltava symmetrinen identtisten hiukkasten vaihdon suhteen.
Mitä Fermions ovat?
Fermionit ovat hiukkasia, joilla on puolikokonaisluvun spin. Siksi niitä rajoittaa Paulin poissulkemisperiaate. Toisin kuin bosonit, kaksi fermionia ei voi olla samassa kvanttitilassa samaan aikaan. Jos useilla fermioneilla on sama spatiaalinen todennäköisyysjakauma, niin ainakin kunkin fermionin spin on erilainen. Lisäksi fermionit ovat hiukkasia, jotka muodostavat aineen.
Kuva 02: Fermionien antisymmetrinen a altofunktio
Esimerkkejä fermioneista ovat elektronit, protonit ja neutronit. Lisäksi a altofunktion, joka kuvaa fermionien kokoelmaa, on oltava antisymmetrinen identtisten hiukkasten vaihdon suhteen.
Mitä eroa on bosoneilla ja fermioneilla?
Bosonit ja fermionit ovat kaksi hiukkasryhmää. Keskeinen ero bosonien ja fermionien välillä on, että bosonien spin on kokonaisluku, kun taas fermioneilla on puolikokonaisluku. Lisäksi bosonien a altofunktio on symmetrinen, kun taas fermionien a altofunktio on antisymmetrinen.
Lisäksi Paulin poissulkemisperiaate ei rajoita bosonihiukkasia, mutta fermioneja rajoittaa. Lisäksi samassa kvanttitilassa kaksi bosonihiukkasta voi olla samaan aikaan, mutta fermionit eivät voi olla samassa kvanttitilassa samaan aikaan. Joten tämä on myös merkittävä ero bosonien ja fermionien välillä. Joitakin esimerkkejä bosoneista ovat fotonit, gluonit, heliumatomit jne., kun taas fermioneista esimerkkejä ovat elektronit, protonit, kvarkit, neutronit jne.
Alla infografiikka näyttää lisää kuvauksia bosonien ja fermionien eroista.
Yhteenveto – Bosons vs Fermions
Kaikki tuntemamme hiukkaset voidaan jakaa kahteen ryhmään bosoneiksi ja fermioneiksi hiukkasten spinin perusteella. avainero bosonien ja fermionien välillä on, että bosoneissa on kokonaislukuspin, kun taas fermioneilla on puolikokonaisluku.
