Fermion
En fermion är en kategori av elementarpartiklar. De är mycket små och mycket lätta. Fermioner kan betraktas som materiens byggstenar eftersom atomer består av fermioner. Paul Dirac gav dem namnet fermioner för att hedra en berömd vetenskapsman vid namn Enrico Fermi.
En elektron (en laddad partikel) är en fermion, men en foton (partikeln i elektromagnetisk strålning) är inte en fermion. Fermionernas spinntal är 1/2, 3/2, 5/2 osv. Eftersom deras spinn inte är ett helt tal följer de Pauli-principen om uteslutning: två fermioner kan inte dela ett kvanttillstånd (vilket inkluderar position i rummet) om de har samma kvantnummer, t.ex. spinn. Med andra ord kan fermioner kollidera med varandra. Detta beteende finns inte i den andra klassen av elementarpartiklar som kallas bosoner: man kan ha många bosoner, till exempel fotoner, på samma plats samtidigt. Fermionernas rörelse följer Fermi-Dirac-statistiken.
De flesta välkända fermioner har spinnet 1/2. Ett exempel på en typ av fermion med spinn 1/2 är elektronen. Elektronen tillhör en grupp fermioner som kallas leptoner.
Fundamentala fermioner (fermioner som inte består av något annat) är antingen kvarkar eller leptoner. Det finns sex olika typer av kvarkar (så kallade "smaker") och sex olika typer av leptoner. Dessa är deras namn:
- Kvarkar - upp, ner, charm, konstigt, topp, botten
- Leptoner - elektron, muon, tau, elektronneutrino, muonneutrino, taunneutrino
Var och en av dessa fermioner har också en antipartikel, så det finns totalt 24 olika grundläggande fermioner. Antipartikeln är likadan som den ursprungliga partikeln, men med motsatt elektrisk laddning. "Up"-, "charm"- och "top"-kvarkarna har en elektrisk laddning på +2/3. Deras antipartiklar har laddning -2/3 (anti-up, anti-charm, anti-top). De andra tre kvarkarna (down, strange och bottom) har laddning -1/3, och deras antipartiklar har laddning +1/3. Elektronen, muon och tau-leptonerna har alla laddning -1, och deras antipartiklar (anti-elektron eller "positron", anti-muon, anti-tau) har laddning +1. Alla neutriner och anti-neutriner har laddning 0. Den största skillnaden mellan kvarkar eller leptoner med samma laddning är deras massa.
Den supersymmetriska motsvarigheten till en fermion kallas "sfermion".
Frågor och svar
F: Vad är en fermion?
S: En fermion är en kategori av elementarpartiklar som är mycket små och lätta. De kan betraktas som materiens byggstenar eftersom atomer består av dem.
F: Vem gav dem namnet fermioner?
S: Paul Dirac gav dem namnet fermioner till ära för den berömde vetenskapsmannen Enrico Fermi.
F: Är en elektron en fermion?
Svar: Ja, en elektron (en laddad partikel) är en typ av fermion.
Fråga: Kan två fermioner dela samma kvanttillstånd?
Svar: Nej, eftersom deras spinntal inte är ett helt tal följer de Pauli-principen om uteslutning, som säger att två fermioner inte kan dela samma kvanttillstånd om de har samma kvanttal, t.ex. spinn.
F: Hur många olika grundläggande fermioner finns det?
S: Det finns 24 olika grundläggande fermioner - 6 kvarkar och 6 leptoner plus deras tillhörande antipartiklar.
F: Vad är skillnaden mellan kvarkar eller leptoner med samma laddning?
S: Den viktigaste skillnaden mellan kvarkar eller leptoner med samma laddning är deras massa.
Fråga: Vad är en sfermion? Svar: Den supersymmetriska motsvarigheten till varje fermion kallas en "sfermion".
