ბოზონებსა და ფერმიონებს შორის მთავარი განსხვავება ისაა, რომ ბოზონებს აქვთ მთელი რიცხვი სპინი, ხოლო ფერმიონებს აქვთ ნახევრად მთელი რიცხვის სპინი.
ყველა ნაწილაკი, რომელსაც ჩვენ ვაკვირდებით ბუნებაში, მოდის ორ ტიპად, როგორც ბოზონები და ფერმიონები. ჩვენ შეგვიძლია ნაწილაკები ამ ორ ჯგუფად დავყოთ ნაწილაკების სპინის საფუძველზე. ამიტომ, ჩვენ მას ვუწოდებთ "სპინის კლასიფიკაციას". ყველა ნაწილაკს აქვს სპინი ან „შიდა კუთხური იმპულსი“.
რა არის ბოზონები?
ბოზონები არის ნაწილაკების ტიპი მთელი რიცხვითი სპინით. ამიტომ, ეს ნაწილაკები არ შემოიფარგლება პაულის გამორიცხვის პრინციპით. ჩვენ შეგვიძლია აღვწეროთ ამ ნაწილაკების ენერგიის განაწილება ბოზე-აინშტაინის სტატისტიკის გამოყენებით.
სურათი 01: ბოზონების სიმეტრიული ტალღური ფუნქცია
ბოზონების ზოგიერთი მაგალითი მოიცავს ფუნდამენტურ ნაწილაკებს, როგორიცაა ფოტონები, გლუონები და ა.შ. იგი მოიცავს როგორც ელემენტარულ ნაწილაკებს, ასევე კომპოზიტურ ნაწილაკებს, ანუ მეზონებს. ამ ნაწილაკების ერთ-ერთი მნიშვნელოვანი მახასიათებელია ის, რომ ისინი არ ზღუდავენ ნაწილაკების რაოდენობას, რომლებიც იკავებენ ერთსა და იმავე კვანტურ მდგომარეობას. ამ მიზეზით ბოზონებს უწოდებენ "ძალის მატარებლებს". უფრო მეტიც, ისინი მოქმედებენ როგორც წებო, რომელიც აკავშირებს საკითხს. უფრო მეტიც, ტალღის ფუნქცია, რომელიც აღწერს ბოზონების კრებულს, უნდა იყოს სიმეტრიული იდენტური ნაწილაკების გაცვლის მიმართ.
რა არის ფერმიონები?
ფერმიონები არის ნახევრად მთელი რიცხვის სპინის მქონე ნაწილაკების ტიპი. აქედან გამომდინარე, ისინი შეზღუდულია პაულის გამორიცხვის პრინციპით.ბოზონებისგან განსხვავებით, ორ ფერმიონს არ შეუძლია ერთდროულად დაიკავოს ერთი და იგივე კვანტური მდგომარეობა. თუ რამდენიმე ფერმიონს აქვს სივრცითი ალბათობის ერთნაირი განაწილება, მაშინ ყოველი ფერმიონის სპინი მაინც განსხვავდება ერთმანეთისგან. უფრო მეტიც, ფერმიონები არის ნაწილაკები, რომლებიც ქმნიან მატერიას.
სურათი 02: ფერმიონების ანტისიმეტრიული ტალღური ფუნქცია
ფერმიონების მაგალითებია ელექტრონები, პროტონები და ნეიტრონები. გარდა ამისა, ტალღის ფუნქცია, რომელიც აღწერს ფერმიონების კრებულს, უნდა იყოს ანტისიმეტრიული იდენტური ნაწილაკების გაცვლის მიმართ.
რა განსხვავებაა ბოზონებსა და ფერმიონებს შორის?
ბოზონები და ფერმიონები ნაწილაკების ორი ჯგუფია. ბოზონებსა და ფერმიონებს შორის მთავარი განსხვავება ისაა, რომ ბოზონებს აქვთ მთელი რიცხვი, ხოლო ფერმიონებს აქვთ ნახევრად მთელი რიცხვის სპინი.გარდა ამისა, ბოზონების ტალღური ფუნქცია სიმეტრიულია, ხოლო ფერმიონების ტალღური ფუნქცია ანტისიმეტრიულია.
უფრო მეტიც, ბოზონების ნაწილაკები არ არის შეზღუდული პაულის გამორიცხვის პრინციპით, მაგრამ ფერმიონები შეზღუდულია. გარდა ამისა, ერთსა და იმავე კვანტურ მდგომარეობაში ორ ბოზონის ნაწილაკს შეუძლია ერთდროულად დაიკავოს, მაგრამ ფერმიონებს არ შეუძლიათ ერთსა და იმავე კვანტურ მდგომარეობას ერთდროულად. ასე რომ, ეს ასევე მნიშვნელოვანი განსხვავებაა ბოზონებსა და ფერმიონებს შორის. ბოზონების ზოგიერთი მაგალითი მოიცავს ფოტონებს, გლუონებს, ჰელიუმის ატომებს და ა.შ. ფერმიონებისთვის კი მაგალითებია ელექტრონები, პროტონები, კვარკები, ნეიტრონები და ა.შ.
ქვემოთ ინფო-გრაფიკა აჩვენებს უფრო მეტ აღწერას ბოზონებსა და ფერმიონებს შორის სხვაობის შესახებ.
რეზიუმე – ბოზონები ფერმიონების წინააღმდეგ
ყველა ჩვენთვის ცნობილი ნაწილაკი შეიძლება დაიყოს ორ ჯგუფად, როგორც ბოზონები და ფერმიონები, ნაწილაკების სპინის საფუძველზე. ბოზონებსა და ფერმიონებს შორის მთავარი განსხვავება ისაა, რომ ბოზონებს აქვთ მთელი რიცხვი სპინი, ხოლო ფერმიონებს აქვთ ნახევრად მთელი რიცხვის სპინი.
