Ключевое различие между бозонами и фермионами заключается в том, что бозоны имеют целочисленный спин, тогда как фермионы имеют полуцелый спин.
Все частицы, которые мы наблюдаем в природе, бывают двух типов: бозоны и фермионы. Мы можем разделить частицы на эти две группы на основе спина частиц. Поэтому мы называем это «спиновой классификацией». Все частицы имеют спин или «собственный угловой момент».
Что такое бозоны?
Бозоны - это тип частиц с целочисленным спином. Следовательно, эти частицы не ограничены принципом запрета Паули. Мы можем описать энергетическое распределение этих частиц, используя статистику Бозе-Эйнштейна.
Рисунок 01: Симметричная волновая функция бозонов
Некоторые примеры бозонов включают фундаментальные частицы, такие как фотоны, глюоны и т. д. Сюда входят как элементарные частицы, так и составные частицы, то есть мезоны. Одной из важных характеристик этих частиц является то, что они не ограничивают число частиц, занимающих одно и то же квантовое состояние. По этой причине бозоны называют «переносчиками силы». Более того, они действуют как клей, скрепляющий материю. Более того, волновая функция, описывающая совокупность бозонов, должна быть симметричной относительно обмена идентичными частицами.
Что такое фермионы?
Фермионы - это тип частиц с полуцелым спином. Следовательно, они ограничены принципом запрета Паули. В отличие от бозонов, два фермиона не могут одновременно находиться в одном и том же квантовом состоянии. Если несколько фермионов имеют одинаковое пространственное распределение вероятностей, то, по крайней мере, спин каждого фермиона отличается друг от друга. Более того, фермионы - это частицы, из которых состоит материя.
Рисунок 02: Антисимметричная волновая функция фермионов
Примеры фермионов включают электроны, протоны и нейтроны. Кроме того, волновая функция, описывающая совокупность фермионов, должна быть антисимметричной по отношению к обмену идентичными частицами.
В чем разница между бозонами и фермионами?
Бозоны и фермионы - это две группы частиц. Ключевое различие между бозонами и фермионами заключается в том, что бозоны имеют целочисленный спин, тогда как фермионы имеют полуцелочисленный спин. Более того, волновая функция бозонов симметрична, а волновая функция фермионов антисимметрична.
Более того, частицы бозонов не ограничены принципом запрета Паули, в отличие от фермионов. Кроме того, в одном и том же квантовом состоянии могут одновременно находиться две бозонные частицы, но фермионы не могут одновременно занимать одно и то же квантовое состояние. Итак, это также существенное различие между бозонами и фермионами. Некоторые примеры бозонов включают фотоны, глюоны, атомы гелия и т. д., а примеры фермионов включают электроны, протоны, кварки, нейтроны и т. д.
Ниже на инфографике показаны дополнительные описания различий между бозонами и фермионами.
Резюме – Бозоны против фермионов
Все известные нам частицы можно разделить на две группы: бозоны и фермионы, в зависимости от спина частиц. Ключевое различие между бозонами и фермионами состоит в том, что бозоны имеют целочисленный спин, а фермионы - полуцелочисленный.
