A fő különbség a bozonok és a fermionok között az, hogy a bozonok egész számú spinűek, míg a fermionok félegészek.
A természetben megfigyelt összes részecske kétféle bozon és fermion. Ebbe a két csoportba oszthatjuk a részecskéket a részecskék spinje alapján. Ezért nevezzük „pörgés osztályozásnak”. Minden részecskének van spinje vagy „belső szögimpulzusa”.
Mik azok a bozonok?
A bozonok egész számmal rendelkező részecskék. Ezért ezeket a részecskéket nem korlátozza a Pauli-féle kizárási elv. E részecskék energiaeloszlását Bose-Einstein statisztikával írhatjuk le.
01. ábra: Bozonok szimmetrikus hullámfüggvénye
A bozonok néhány példája alapvető részecskéket, például fotonokat, gluonokat stb. tartalmaz. Magában foglalja az elemi részecskéket és az összetett részecskéket is, azaz a mezonokat. Ezeknek a részecskéknek az egyik fontos jellemzője, hogy nem korlátozzák az azonos kvantumállapotot elfoglaló részecskék számát. Emiatt a bozonokat „erőhordozóknak” nevezik. Sőt, ragasztóként is működnek, amely összetartja az anyagot. Ezenkívül a hullámfüggvénynek, amely a bozonok gyűjteményét írja le, szimmetrikusnak kell lennie az azonos részecskék cseréje tekintetében.
Mik azok a Fermionok?
A fermionok a részecskék egy fajtája félegészes spinnel. Ezért korlátozza őket a Pauli-féle kizárási elv. A bozonokkal ellentétben két fermion nem foglalhatja el egyidejűleg ugyanazt a kvantumállapotot. Ha több fermionnak azonos a térbeli valószínűségi eloszlása, akkor legalább az egyes fermionok spinje különbözik egymástól. Ráadásul a fermionok olyan részecskék, amelyek az anyagot alkotják.
02. ábra: Fermionok antiszimmetrikus hullámfüggvénye
A fermionokra példák az elektronok, protonok és neutronok. Ezenkívül a fermionok gyűjteményét leíró hullámfüggvénynek antiszimmetrikusnak kell lennie az azonos részecskék cseréje tekintetében.
Mi a különbség a bozonok és a fermionok között?
A bozonok és a fermionok a részecskék két csoportját alkotják. A fő különbség a bozonok és a fermionok között az, hogy a bozonok egész számú spinűek, míg a fermionok félegészes spinűek. Továbbá a bozonok hullámfüggvénye szimmetrikus, míg a fermionok hullámfüggvénye antiszimmetrikus.
Sőt, a bozonrészecskéket nem korlátozza a Pauli-kizárási elv, a fermionokat viszont igen. Ettől eltekintve, ugyanabban a kvantumállapotban két bozonrészecske is elfoglalhat egy időben, de a fermionok nem foglalhatják el egyidejűleg ugyanazt a kvantumállapotot. Tehát ez is jelentős különbség a bozonok és a fermionok között. Néhány példa a bozonokra fotonokra, gluonokra, héliumatomokra stb., míg fermionokra például elektronok, protonok, kvarkok, neutronok stb.
Az alábbi infografika további leírásokat mutat a bozonok és fermionok közötti különbségről.
Összefoglaló – Bosons vs Fermions
Az általunk ismert részecskék két csoportra oszthatók bozonokként és fermionokként, a részecskék spinje alapján. A fő különbség a bozonok és a fermionok között az, hogy a bozonok egész számú spinűek, míg a fermionok egy fél egész számmal rendelkeznek.
