Fermionid: erinevus redaktsioonide vahel

Eemaldatud sisu Lisatud sisu

Reasisene

Redaktsioon: 13. august 2008, kell 12:18

Fermionid on elementaarosakesed, mille spinn ei ole täisarv. Fermionide spinn on poolarv (st. harilik murd, mille lugeja on paaritu arv ja nimetaja on 2). Fundamentaalsetel fermionidel on spinn alati 1/2.

Fermionid alluvad Fermi-Diraci statistikale. Selle olulisim omadus on, et eristamatute fermionide vahel kehtib Pauli keeluprintsiip. Nende olekufunktsioon on asümmeetriline (ei ole invariantne ruumiteisenduste suhtes, sest pööramisel 360 kraadi võrra muudab ta märki).

Fermionide nimetus tuleneb itaalia füüsiku Enrico Fermi nimest.

Üldine kirjeldus

Fermioni kõige olulisem omadus ongi allumine Fermi-Diraci statistikale, mis tähendab, et nende vahel kehtib Pauli keeluprintsiip. See tähendab, et kaks fermioni ei saa olla samas kvantolekus. Seda saab ka sõnastada, et samas ruumipiirkonnas (piirkonnas, milles kahe fermioni lainefunktsioonid kattuvad) ei saa kaks fermioni olla samas energeetilises olekus. Selle põhimõtte tuntuimaks näiteks on elektronide paiknemine aatomi elektronkattes. Elektronid ei saa koguneda kõik ümber aatomituuma, vaid iga järgmine elektron peab asuma ühe ühiku võrra kõrgemas energeetilises olekus. Selle tõttu jagunevad elektronid elektronkattes elektronkihtide, alamelektronkihtide ja aatomorbitaalide vahel.

Pauli keeluprintsiip annab fermionidest koosnevale ainele tema kõvaduse. Kui Pauli keeluprintsiipi ei oleks, siis võiks maakera teoreetiliselt kokku vajuda üheks punktiks. Seega nimetatakse fermione mõnikord aine koostisosadeks ja bosoneid (mis võivad ühte punkti koonduda) nimetatakse jõu ehk kiirguse koostisosadeks.

Fundamentaalsed fermionid

Fundamentaalsed fermionid on praegu teada olevalt aine vähimad osakesed. Nende spinn on alati 1/2. Fundamentaalsed fermionid jagunevad leptoniteks ja kvarkideks.

Fermionid
	Esimene põlvkond		Teine põlvkond		Kolmas põlvkond
Kvargid	u-kvark	$u\,$	c-kvark	$c\,$	t-kvark	$t\,$
Kvargid	d-kvark	$d\,$	s-kvark	$s\,$	b-kvark	$b\,$
Leptonid	Elektronneutriino	$\nu _{e}\,$	Müüneutriino	$\nu _{\mu }\,$	Tauneutriino	$\nu _{\tau }\,$
Leptonid	Elektron	$e\,$	Müüon	$\mu \,$	Tau-lepton	$\tau \,$

Liitosakestest fermionid

Tuntuimad liitosakestest fermionid on barüonid, mis koosnevad kolmest kvargist. Liitosakeste puhul määrab liitosakese spinni (mis on additiivne kvantarv) koostisosade spinnide summa. Kui näiteks prootoni ja neutroni spinn on 1/2, siis näiteks deltabarüonide spinn on 3/2.

Ka aatomituumad ja aatomid võib jagada fermionideks ja barüonideks sõltuvalt nende koostisest. Näiteks süsiniku C₁₂ aatomituum on boson, kuna ta koosneb paarisarvust fermionidest (seega summaarne spinn on täisarv). Küll aga on süsiniku isotoobi C₁₃ aatomituum fermion, kuna ta koosneb paaritust arvust fermionidest. Tuleb jälgida, et kuigi aatomituum võib olla fermion (näiteks vesiniku aatomituum), siis aatomi klassifitseerimiseks peame liitma aatomituuma spinnile ka elektronide spinnid. Seega on näiteks elektriliselt neutraalne vesiniku aatom hoopis boson.

Liitosakese spinn määrab osakese käitumist ainult suurel (osakese enda mõõtmetega võrreldes) kaugusel liitosakesest. See tähendab, et me peame olema osakesest piisavalt kaugel, et ta oleks meie jaoks seotud olekus. Osakese mõõtmetega samas suurusjärgus kaugusel hakkavad osakese koostisosad juba iseseisvalt väliskeskkonda mõjutama.

@@ 1. rida: / 1. rida: @@
-'''Fermionid''' on [[elementaarosake]]sed, mille [[spinn]] pole [[täisarv]], vaid [[harilik murd]], mille [[lugeja (matemaatika)|lugeja]] on [[paaritu arv]] ja [[nimetaja]] on  2.
+'''Fermionid''' on [[elementaarosakesed]], mille [[spinn]] ei ole [[täisarv]]. Fermionide spinn on poolarv (st. [[harilik murd]], mille [[lugeja (matemaatika)|lugeja]] on [[paaritu arv]] ja [[nimetaja]] on  2). [[Fundamentaalosake|Fundamentaalsetel]] fermionidel on spinn alati 1/2.
-Fermionid alluvad [[Fermi-Diraci statistika]]le. Selle olulisim omadus on, et eristamatute fermionide vahel kehtib [[Pauli keeluprintsiip]].
+Fermionid alluvad [[Fermi-Diraci statistika]]le. Selle olulisim omadus on, et eristamatute fermionide vahel kehtib [[Pauli keeluprintsiip]]. Nende [[olekufunktsioon]] on asümmeetriline (ei ole [[invariantsus|invariantne]] ruumiteisenduste suhtes, sest pööramisel 360 kraadi võrra muudab ta märki).
-Nende [[olekufunktsioon]] on asümmeetriline (ei ole [[invariantsus|invariantne]] ruumiteisenduste suhtes, sest pööramisel 360 kraadi võrra muudab ta märki).
 Fermionide nimetus tuleneb [[itaallased|itaalia]] [[Füüsika|füüsiku]] [[Enrico Fermi]] nimest.
+==Üldine kirjeldus==
+Fermioni kõige olulisem omadus ongi allumine [[Fermi-Diraci statistika]]le, mis tähendab, et nende vahel kehtib [[Pauli keeluprintsiip]]. See tähendab, et kaks fermioni ei saa olla samas [[kvantolek]]us. Seda saab ka sõnastada, et samas ruumipiirkonnas (piirkonnas, milles kahe fermioni [[lainefunktsioon]]id kattuvad) ei saa kaks fermioni olla samas [[energeetiline olek|energeetilises olekus]]. Selle põhimõtte tuntuimaks näiteks on [[elektron]]ide paiknemine [[aatom]]i [[Elektronkate|elektronkattes]]. Elektronid ei saa koguneda kõik ümber [[aatomituum]]a, vaid iga järgmine elektron peab asuma ühe ühiku võrra kõrgemas energeetilises olekus. Selle tõttu jagunevad elektronid elektronkattes [[elektronkiht]]ide, [[alamelektronkiht]]ide ja [[aatomorbitaal]]ide vahel.
+Pauli keeluprintsiip annab fermionidest koosnevale ainele tema [[kõvadus]]e. Kui Pauli keeluprintsiipi ei oleks, siis võiks maakera teoreetiliselt kokku vajuda üheks punktiks. Seega nimetatakse fermione mõnikord [[aine]] koostisosadeks ja [[boson]]eid (mis võivad ühte punkti koonduda) nimetatakse [[jõud|jõu]] ehk [[kiirgus]]e koostisosadeks.
+==Fundamentaalsed fermionid==
+[[Fundamentaalosake|Fundamentaalsed]] fermionid on praegu teada olevalt aine vähimad osakesed. Nende [[spinn]] on alati 1/2. Fundamentaalsed fermionid jagunevad [[lepton]]iteks ja [[kvark]]ideks.
 {|align="center" border="1" cellspacing="0" cellpadding="2" class="wikitable" style="margin:0 0 1em 1em"
@@ 11. rida: / 17. rida: @@
 |-
 !&nbsp;
-!align="center" colspan="2"|Generatsioon 1
+!align="center" colspan="2"|Esimene põlvkond
-!align="center" colspan="2"|Generatsioon 2
+!align="center" colspan="2"|Teine põlvkond
-!align="center" colspan="2"|Generatsioon 3
+!align="center" colspan="2"|Kolmas põlvkond
 |-
 !rowspan="2"|[[Kvargid]]
@@ 45. rida: / 51. rida: @@
 |align="center" valign="middle"|<math>\tau\,</math>
 |}
+==Liitosakestest fermionid==
+Tuntuimad [[liitosake]]stest fermionid on [[barüon]]id, mis koosnevad kolmest [[Kvark|kvargist]]. Liitosakeste puhul määrab liitosakese [[spinn]]i (mis on additiivne [[kvantarv]]) koostisosade spinnide summa. Kui näiteks [[prooton]]i ja [[neutron]]i spinn on 1/2, siis näiteks [[deltabarüonid]]e spinn on 3/2.
+Ka [[aatomituum]]ad ja [[aatom]]id võib jagada fermionideks ja [[barüonid]]eks sõltuvalt nende koostisest. Näiteks [[süsinik]]u C<sub>12</sub> aatomituum on boson, kuna ta koosneb paarisarvust fermionidest (seega summaarne spinn on täisarv). Küll aga on süsiniku [[isotoop|isotoobi]] C<sub>13</sub> aatomituum fermion, kuna ta koosneb paaritust arvust fermionidest. Tuleb jälgida, et kuigi aatomituum võib olla fermion (näiteks [[vesinik]]u aatomituum), siis aatomi klassifitseerimiseks peame liitma aatomituuma spinnile ka [[elektron]]ide spinnid. Seega on näiteks elektriliselt neutraalne vesiniku aatom hoopis boson.
+Liitosakese spinn määrab osakese käitumist ainult suurel (osakese enda mõõtmetega võrreldes) kaugusel liitosakesest. See tähendab, et me peame olema osakesest piisavalt kaugel, et ta oleks meie jaoks [[seotud olekus]]. Osakese mõõtmetega samas suurusjärgus kaugusel hakkavad osakese koostisosad juba iseseisvalt väliskeskkonda mõjutama.
 [[Kategooria:Elementaarosakesed]]