Fermiyonlar yarım spinli (1/2) elementer partiküllerdir, bu nedenle de Pauli dışlama prensibiyle sınırlandırılırlar: ‘Özdeş (identik) enerji kuantum hallerinde, iki fermiyon bulunamaz’; prensibin uygulama alanları
·
Bir atomdaki iki elektron özdeş kuantum sayısına
sahip olamaz
·
Bir katıdaki iki elektron özdeş enerji haline sahip
olamaz
·
Elektron dejenerasyonu yıldızların ‘beyaz cüce’
evresine, nötron dejenerasyonu yıldızların ‘nötron yıldızı’ evresine çökmesine
neden olur
Fermiyonlar yarım spinli (1/2) partiküllerdir, bu nedenle Pauli dışlama prensibiyle sınırlandırılırlar. Tam spinli (1) partiküllere bozonlar denir. Elektronlar, protonlar ve nötronlar fermiyonlar grubuda yer alırlar. Fermiyonları tanımlayan dalga fonksiyonu, özdeş partiküllerin değiştokuş oluşumuna göre antisimetrik olmalıdır (bozonlarda simetriktir). Kuarklar ve leptonlar maddenin yapı bloklarıdır.
Kuarklar: Mevcut
standart modelde altı kuark "çeşni (flavor)" vardır. Bilinen 200’den
fazla baryon ve mezon da bulunur.
Kuarklar, kuramsal elementer partiküllerdir; temel parçacık
ve maddenin temel bileşenlerinden biridir. Kuarklar bir araya gelerek hadronlar
olarak bilinen bileşik parçacıkları oluştururlar. Bunların en kararlı olanları
atom çekirdeğinin bileşenleri proton ve nötrondur.
Mezonların sadece iki kuarkın kombinasyonuyla, baryonların
üç kuarkın kombinasyonuyla oluştuğu gözlenmiştir. Beş kuarktan meydana gelen
pentakuark partiküllerle ilgili yorumlar yapılmaktadır.
Leptonlar: Standart modelde bilinen altı lepton
vardır; elektron, müon, tau partiküller ve bunların nötrinoları. Elementel
partiküllerin farklı türlerine genellikle “çeşni (flavor) denir ve buradaki
nötrinolar, farklı flavorlar olarak düşünülmektedir.
Bozonlar (tam spin)
Bozonlar tam spinleri (1) olan partiküllerdir; bu nedenle fermiyonlar (yarım-tam sayılı spinler) gibi Pauli dışlama presibiyle sınırlanmazlar. Bozonların enerji dağılımı Bose-Einstein statistikleriyle tanımlanır. Dalga fonksiyonu (bozonların toplanmasını tarif eder) özdeş partiküllere göre simetrik olmalıdır. (Fermiyonların toplanmasında dalga fonksiyonu asimetriktir.)
Bozonlar düşük sıcaklıklarda fermiyonlara kıyasla çok farklı davranışlar gösterir; nedeni, aynı enerji halinde (durum) sınırsız sayıda toplanabilme özelliğidir. Tek bir halde toplanmaya kondensasyon, veya Bose-Einstein kondensasyon denir. Sıvı helyumda süper akışkanlığın açıklaması budur. Çiftleşmiş partiküller de bozonlar gibi davranır. Süperiletkenler teorisinde çiftleşmiş elektron takımları, bozonlarda olduğu gibi, bir halde kondens olur ve sıfır elektrik direnci gösterir.
