Fermionid: erinevus redaktsioonide vahel

Allikas: Vikipeedia
Eemaldatud sisu Lisatud sisu
Luckas-bot (arutelu | kaastöö)
P r2.5.2) (robot lisas: oc:Fermion
Luckas-bot (arutelu | kaastöö)
P r2.5.2) (robot lisas: io:Fermiono
86. rida: 86. rida:
[[hi:फर्मियान]]
[[hi:फर्मियान]]
[[hr:Fermion]]
[[hr:Fermion]]
[[io:Fermiono]]
[[is:Fermíeind]]
[[is:Fermíeind]]
[[it:Fermione]]
[[it:Fermione]]

Redaktsioon: 21. detsember 2010, kell 23:31

Fermionid on poolarvulise spinniga osakesed. Kõigil teadaolevatel fundamentaalsetel fermionidel on spinn 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 olulisim omadus on 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 1/2. Fundamentaalsed fermionid jagunevad leptoniteks ja kvarkideks.

Fermionid
  Esimene põlvkond Teine põlvkond Kolmas põlvkond
Kvargid u-kvark c-kvark t-kvark
d-kvark s-kvark b-kvark
Leptonid Elektronneutriino Müüneutriino Tauneutriino
Elektron Müüon Tau-lepton

Liitosakestest fermionid

Tuntuimad liitosakestest fermionid on barüonid, mis koosnevad kolmest kvargist. Liitosakeste puhul määrab liitosakese spinni (mis on aditiivne 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 bosoniteks 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.