物理学:费米定义

在粒子物理学中,费米是一种服从费米-狄拉克统计规则的粒子,即Pauli排除原理。这些费米子还具有量子自旋,其包含半整数值,例如1/2,-1/2,-3/2等。(相比之下,还有其他类型的粒子,称为6 bosons 7,有一个整数自旋,如0,1,-1,-2,2等)

是什么使费米子如此特殊

费米子有时被称为物质粒子,因为它们是构成我们认为是世界上物理物质的大部分粒子,包括质子,中子和电子。

物理学家Wolfgang Pauli于1925年首次预测了费米子,他试图弄清楚如何解释Niels Bohr于1922年提出的原子结构。玻尔使用实验证据建立了一个包含电子壳的原子模型,为电子在原子核周围移动创造了稳定的轨道。虽然这与证据很好地吻合,但没有特别的理由说明这种结构是稳定的,而且Pauli试图达到这一点。他意识到,如果你给这些电子分配量子数(后来命名为量子自旋),那么似乎有某种原理意味着没有两个电子可以处于完全相同的状态。这个规则被称为保利排除原则。

1926年,Enrico Fermi和Paul Dirac独立尝试了解看似矛盾的电子行为的其他方面,并在此过程中建立了一种更完整的处理电子的统计方法。虽然费米首先开发了这个系统,但他们足够接近,并且都做了足够的工作,以至于posterity称之为他们的统计方法Fermi-Dirac统计,尽管粒子本身是以费米本人命名的。

费米龙不能全部解决这个问题pse进入同一状态-同样,Pauli排除原则的最终含义-非常重要。太阳内的费米子(以及所有其他恒星)在强烈的重力作用下塌陷在一起,但由于泡利排斥原理,它们不能完全塌陷。因此,产生的压力会推动恒星的重力坍塌。正是这个压力产生了太阳能,不仅为我们的星球提供燃料,而且为我们宇宙其他部分的大部分能量提供燃料。。。包括如星状核合成所述的重元素的形成。

基本费米子

总共有12个基本的费米子-费米子aren小程序知识付费't由较小的粒子组成-已经通过实验确定。它们分为两类:

  • Quarks-Quarks是构成强子的粒子,如质子和中子。有6种不同类型的四元体:
      • Up Quark
    • CharMorMorMorQuark
    • TopQuark
    • 向下Quark
    • StrStrStrangQuark
    • 底部Quark
  • Leptons-有6种类型的瘦子:
          • 电子
        • 电子中性
        • Muon
        • Muon Neutrino Neutrino Neutrino Neutrino Neutrino Neutrino Neutrino Neutrino
        • 78>Muon Neutrino
        • Tau
        • TauNeutrino

      除了这些粒子之外,超对称理论预测每个boson都会有一个迄今未被发现的fermionic对应物。由于有4到6个基本凸起,这表明-如果超对称是真的-还有另外4到6个基本费米子尚未被检测到,可能是因为它们非常不稳定并且已经衰减成其他形式。

      复合费米子

      除了基本的费米子之外,可以通过将费米子组合在一起(可能与波森一起)来创建另一类费米子,以获得具有半整数旋转。量子自旋加在一起,所以一些基础数学表明,任何包含奇数费米子的粒子最终都会有一个半整数自旋,因此,它本身就是一个费米子。一些例子包括:

      • Baryons-这些是粒子,如质子和中子,由三个连接在一起的夸克组成。由于每个quark都有一个半整数自旋,因此无论哪种类型的quark结合在一起形成它,得到的重粒子总是具有半整数自旋。
      • 氦-3-在核中含有2个质子和1个中子,以及围绕它的2个电子。由于存在奇数个费米子,因此得到的自旋是半整数值。这意味着氦-3也是费米子。

      由Anne-Marie Helmenstine编辑,博士。

      教育_1