Fermione
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Nella fisica delle particelle, i fermioni sono particelle che presentano uno spin multiplo di 1/2; esse prendono il nome dallo scienziato italiano Enrico Fermi. Nel modello standard vi sono due tipi di fermioni, i quark e i leptoni. Dal momento che i numeri quantici dei fermioni sono approssimativamente conservati, essi sono ritenuti essere i costituenti della materia.
A causa del loro spin non intero, quando un osservatore gira attorno ad un fermione (o quando un fermione ruota di 360°) la funzione d'onda del fermione cambia segno. Così, i fermioni hanno una funzione d'onda antisimmetrica. Come risultato di ciò, tali particelle obbediscono alla statistica di Fermi-Dirac, la cui conseguenza è il principio di esclusione di Pauli - due fermioni non possono occupare lo stesso stato quantomeccanico allo stesso tempo.
Tutte le particelle elementari osservate sono fermioni o bosoni. Una particella composta (costituita da più particelle fondamentali) può essere un fermione o un bosone, a seconda del numero di fermioni che essa contiene:
- Particelle composte che contengono un numero pari di fermioni sono bosoni, come il mesone, o il nucleo di un atomo di carbonio-12
- Particelle composte che contengono un numero dispari di fermioni sono fermioni, come il barione, o il nucleo dell'atomo di carbonio-13.
Una particella composta può contenere un qualsiasi numero di bosoni, i quali non determinano la natura (fermionica o bosonica) della particella stessa, ciò perché tale proprietà dipende dal numero di spin totale (intero o meno).
É ovvio che il comportamento fermionico o bosonico di una particella composta (o sistema) si può notare solo a grande (comparata alle dimensioni del sistema) distanza. In prossimità, dove le strutture spaziali iniziano ad avere importanza, una particella composta (o sistema) si comporta secondo le leggi dei suoi costituenti. Per esempio, due atomi di elio non possono condividere lo stesso spazio se questo è confrontabile in dimensioni alla grandezza della struttura interna dell'atomo d'elio stesso (~10−10 m) - malgrado delle proprietà bosoniche dell'atomo di elio. Così, l'elio liquido ha una densità finita, confrontabile a quella della materia liquida ordinaria.
I fermioni elementari conosciuti si dividono in due gruppi: quark (che costituiscono i protoni e i neutroni) e leptoni (come gli elettroni). Le particelle elementari che costituiscono la materia ordinaria sono fermioni, appartenenti sia al primo che al secondo gruppo. Il principio di esclusione di Pauli al quale sottostanno i fermioni è responsabile della "rigidità" della materia ordinaria e della stabilità degli orbitali atomici, rendendo possibile la chimica complessa.
[modifica] Voci correlate
- Bosone
- Energia di Fermi
- Campo fermionico
- Equazione di Dirac
- Lista delle particelle
- Particelle identiche
- Parastatistica
| Modifica | |
| Fermioni: Quark | Leptone | |
| Quark: Up | Down | Strange | Charm | Bottom | Top | Tetraquark | Pentaquark | |
| Leptoni: Elettrone | Muone | Tauone | Neutrini | |
| Bosoni di Gauge: Fotoni | Bosoni W e Z | Gluone | |
| Non ancora osservati: Bosone di Higgs | Gravitone | |
