Fermioni
Fermioni on alkeishiukkasten luokka. Ne ovat hyvin pieniä ja hyvin kevyitä. Fermioneja voidaan pitää aineen rakennuspalikoina, koska atomit koostuvat fermioneista. Paul Dirac nimesi ne fermioneiksi kuuluisan tiedemiehen nimeltä Enrico Fermi kunniaksi.
Elektroni (varattu hiukkanen) on fermioni, mutta fotoni (sähkömagneettisen säteilyn hiukkanen) ei ole. Fermionien spiniluvut ovat 1/2, 3/2, 5/2 jne. Koska fermionien spin ei ole kokonaisluku, ne noudattavat Paulin poissulkemisperiaatetta: kaksi fermionia ei voi jakaa kvanttitilaa (joka sisältää sijainnin avaruudessa), jos niillä on samat kvanttiluvut, kuten spin. Toisin sanoen fermionit voivat törmätä toisiinsa. Näin ei käyttäydy bosoneiksi kutsuttujen alkeishiukkasten toinen luokka: monta bosonia, esimerkiksi fotonia, voi olla samassa paikassa samaan aikaan. Fermionien liike noudattaa Fermi-Diracin tilastoa.
Useimpien tunnettujen fermionien spin on 1/2. Esimerkki fermionityypistä, jonka spin on 1/2, on elektroni. Elektroni kuuluu fermionien ryhmään, jota kutsutaan leptoneiksi.
Perusfermionit (fermionit, jotka eivät koostu mistään muusta) ovat joko kvarkkeja tai leptoneita. Kvarkkeja on 6 erilaista (ns. makua) ja leptoneita 6 erilaista. Nämä ovat niiden nimet:
- Kvarkit - ylös, alas, viehätysvoima, outo, ylhäältä, alhaalta
- Leptonit - elektroni, myoni, tau, elektronineutriino, myonin neutriino, tau-neutriino.
Jokaiseen näistä fermioneista liittyy myös antihiukkanen, joten perusfermioneja on yhteensä 24 erilaista. Antihiukkanen on samanlainen kuin alkuperäinen hiukkanen, mutta sillä on vastakkainen sähkövaraus. Up-, charm- ja top-kvarkkien sähkövaraukset ovat +2/3. Niiden antihiukkasten varaus on -2/3 (anti-up, anti-charm, anti-top). Kolmella muulla kvarkilla (down, strange ja bottom) on varaus -1/3, ja niiden antihiukkasilla on varaus +1/3. Elektronilla, muonilla ja tau-leptonilla on kaikilla varaus -1, ja niiden antihiukkasilla (antielektroni eli "positroni", anti-muoni, anti-tau) on varaus +1. Kaikilla neutriinoilla ja antineutriinoilla on varaus 0. Suurin ero saman varauksen omaavien kvarkkien tai leptonien välillä on niiden massa.
Minkä tahansa fermionin supersymmetristä vastinetta kutsutaan "sfermioniksi".
Kysymyksiä ja vastauksia
K: Mikä on fermioni?
A: Fermioni on alkeishiukkasryhmä, joka on hyvin pieni ja kevyt. Niitä voidaan pitää aineen rakennuspalikoina, koska atomit koostuvat niistä.
K: Kuka nimesi ne fermioneiksi?
V: Paul Dirac nimesi ne fermioneiksi kuuluisan tiedemiehen Enrico Fermin kunniaksi.
K: Onko elektroni fermioni?
V: Kyllä, elektroni (varattu hiukkanen) on eräänlainen fermioni.
K: Voiko kaksi fermionia jakaa saman kvanttitilan?
V: Ei, koska niiden spin-luku ei ole kokonaisluku, ne noudattavat Pauli-ulkoistusperiaatetta, jonka mukaan kaksi fermionia ei voi jakaa samaa kvanttitilaa, jos niillä on samat kvanttiluvut, kuten spin.
K: Kuinka monta erilaista perusfermionia on olemassa?
V: Perusfermioneja on 24 erilaista - 6 kvarkkia ja 6 leptonia sekä niihin liittyvät antihiukkaset.
K: Mitä eroa on kvarkkien tai leptonien välillä, joilla on sama varaus?
V: Suurin ero saman varauksen omaavien kvarkkien ja leptonien välillä on niiden massa.
Kysymys: Mikä on sfermioni ? V: Minkä tahansa fermionin supersymmetristä vastinetta kutsutaan "sfermioniksi".
