פרמיון

המודל הסטנדרטי של פיזיקת החלקיקים
בוזונים	פרמיונים
	קווארקים
פוטון	למעלה	קסום	עליון
גלואון	למטה	מוזר	תחתון
	לפטונים
בוזון Z	נייטרינו אלקטרוני	נייטרינו מיואוני	נייטרינו טאואוני
בוזון W	אלקטרון	מיואון	טאו
בוזון היגס

פרמיון (בכתיב לטיני: Fermion, על שם אנריקו פרמי) הוא חלקיק שהספין שלו אינו שלם אלא "חצי שלם" - 1/2 או 3/2 או 5/2 וכן הלאה, וזאת בניגוד לבוזונים, להם יש ספין שלם. חלקיקים אלו עשויים להיות חלקיקים אלמנטריים או מורכבים מתת-חלקיקים אחרים. הפרמיונים קרויים על שם הפיזיקאי אנריקו פרמי.

בניגוד לבוזונים, שני פרמיונים אינם יכולים להימצא באותו מצב קוונטי. זהו עקרון האיסור של פאולי, הנובע ממשפט סטטיסטיקת הספין. לדוגמה, שני אלקטרונים הנמצאים באותו אורביטל (אטומי או מולקולרי) חייבים להיות בעלי ספין הפוך. באופן פורמלי, הסיבה שפרמיונים מקיימים את עקרון האיסור של פאולי היא שהמצב הקוונטי של פרמיונים הוא אנטי-סימטרי. מכך גם נובע, שפרמיונים מקיימים את סטטיסטיקת פרמי-דיראק.

החלקיקים היסודיים המרכיבים את החומר הם פרמיונים המתחלקים לשתי קבוצות: קווארקים (היוצרים פרוטונים ונייטרונים) ולפטונים (כמו אלקטרונים). עקרון האיסור של פאולי לגבי פרמיונים אחראי ליציבות הקונפיגורציות האלקטרוניות באטום, ומאפשר את קיומם של מבנים כימיים. זאת כיוון שאף על פי שכל האלקטרונים באטום נמשכים לגרעין, הם נשארים בקונפיגורציות שונות, כך שלא יהיו שני אלקטרונים באותו מצב פיזיקלי, בהתאם לעקרון האיסור.

לחלקיקים בעלי ספין S יש סימטריית סיבוב של $\ {\frac {2\pi }{S}}$ רדיאנים. לדוגמה, כדי לסובב חלקיק בעל ספין 1/2 עד שיחזור למצבו התחילי, יש לסובבו בזווית של $\ 4\pi$ רדיאנים, כלומר שני סיבובים.

חלקיקים המורכבים ממספר זוגי של פרמיונים מתנהגים כבוזונים (לדוגמה, מזונים), וכאלה המורכבים ממספר אי-זוגי של פרמיונים מתנהגים כפרמיונים (כמו באריונים, למשל הפרוטון והנייטרון).

דוגמאות לפרמיונים:

פרמיונים במודל הסטנדרטי

לפטונים

אלקטרון
מיואון
טאון
נייטרינו - משלושה סוגים: אלקטרוני, מיואוני וטאוני.

קווארקים

קווארקים משישה סוגים:

מעלה
מטה
מוזר
קסום
עליון
תחתון

כמו כן, לכל פרמיון יש את אנטי-החלקיק התואם. אנטי-אלקטרון קרוי גם פוזיטרון.

ראו גם

קישורים חיצוניים

מדיה וקבצים בנושא פרמיון בוויקישיתוף

פרמיון, באתר אנציקלופדיה בריטניקה (באנגלית)

חלקיקים בפיזיקה
חלקיקים יסודיים
בוזונים	בוזוני כיול (פוטון • גלואון • בוזון W⁺ • בוזון W^- • בוזון Z⁰) • בוזון היגס
קווארקים	למעלה (קווארק • אנטיקווארק) • למטה (קווארק • אנטיקווארק) • קסום (קווארק • אנטיקווארק) • מוזר (קווארק • אנטיקווארק) • עליון (קווארק • אנטיקווארק) • תחתון (קווארק • אנטיקווארק)
לפטונים	אלקטרון • פוזיטרון • מואון • אנטימואון • טאו • אנטיטאו • ניוטרינו • אנטיניוטרינו • ניוטרינו אלקטרוני • אנטיניוטרינו אלקטרוני • ניוטרינו מואוני • אנטיניוטרינו מואוני • ניוטרינו טאואוני • אנטיניוטרינו טאואוני
חלקיקים מורכבים
באריונים	נוקליאונים (פרוטון • נייטרון) • אנטיפרוטון • אנטינייטרון • היפרונים • באריון אקזוטי (פנטאקווארק) • הפטאקווארק • הקסאקווארק
מזונים	פאיון • קאון • אטא • פי • מזון D • מזון J/psi • מזון B • אופסילון • מזון אקזוטי (טטראקווארק) • Y(4140)
לא האדרונים	גרעין האטום • אטום • מולקולה • אטומים אקזוטיים (אנ') (מואוניום)
חלקיקים היפותטיים
בוזונים	גרביטון • מזון אקזוטי • כדור גלואונים
פרמיונים	באריון אקזוטי
שותפי על	גרביטינו • לא גאוג'ינואים (ניוטרלינו • צ'רג'ינו)
אחרים	טכיון • מונופול מגנטי • פראון