费米子

费米子(fermion):费米子是依随费米-狄拉克统计、角动量的自旋量子数为半奇数整数倍的粒子。费米子遵从泡利不相容原理[1]。得名于意大利物理学家费米。根据标准理论,费米子均是由一批基本费米子,而基本费米子则不可能分解为更细小的粒。基本费米子分为 2 类:夸克和轻子。而这 2 类基本费米子,又分为合共 24 种味道 (flavour):12 种夸克:包括上夸克 (u)、下夸克 (d)、奇夸克 (s)、魅夸克 (c)、底夸克 (b)、顶夸克 (t),及它们对应的 6 种反粒子。 12 种轻子:包括电子 (e)、渺子 (μ)、陶子 (τ)、、微中子νe、微中子νμ、微中子ντ,及对应的 6 种反粒子,包括 3 种反微中子。
例如:
夸克
轻子:包括电子、渺子、陶子及对应的反粒子、三种中微子及对应的三种反中微子。
中子、质子:都是由三种夸克组成,自旋为1/2。
奇数个核子组成的原子核。(因为中子、质子都是费米子,故奇数个核子组成的原子核自旋是半整数。)
由全同费米子组成的孤立系统,处于热平衡时,分布在能级εi的粒子数为,Ni=gi/(e^(α+βεi)+1) 。α为拉格朗日乘子、β=1/(kT),有体系温度,粒子密度和粒子质量决定。εi为能级i的能量,gi为能级的简并度。
根据自旋倍数的不同,科学家把基本粒子分为玻色子和费米子两大类。费米子是像电子一样的粒子,有半整数自旋(如1/2,3/2,5/2等);而玻色子是像光子一样的粒子,有整数自旋(如0,1,2等)。
这种自旋差异使费米子和玻色子有完全不同的特性。没有任何两个费米子能有同样的量子态:它们没有相同的特性,也不能在同一时间处于同一地点;而玻色子却能够具有相同的特性
基本粒子中所有的物质粒子都是费米子,是构成物质的原材料(如轻子中的电子、组成质子和中子的夸克、中微子);而传递作用力的粒子(光子、介子、胶子、W和Z玻色子)都是玻色子。