Verschil tussen fermionen en bosonen
Share
Belangrijkste verschil - Fermions vs Boson
In de natuurkunde worden deeltjes ingedeeld in twee groepen op basis van hun eigenschappen. Ze staan bekend als fermionen en bosonen. Fermionen zijn spin-halfdeeltjes en ze volgen het Pauli-uitsluitingsprincipe. Maar bosonen zijn integer spindeeltjes die niet voldoen aan het Pauli Exclusion Principle. In het standaardmodel, fermionen zijn de fundamentele deeltjes van materie. Bossen daarentegen worden beschouwd als de strijdkrachten. Kernen met een oneven aantal nucleonen zijn samengestelde fermionen, terwijl kernen met een even aantal nucleonen samengestelde bosonen zijn. De eigenschappen van fermionen en bosonen zijn heel verschillend, vooral bij temperaturen dicht bij het absolute nulpunt. Dit artikel concentreert zich vooral op het verschil tussen fermionen en bosonen.
Wat zijn Fermions
Fermionen zijn half gehele deeltjes en worden beschreven door de Fermi-Dirac-statistieken. Ze volgen het Pauli Exclusion Principle. Twee identieke fermionen nemen dus niet tegelijkertijd dezelfde kwantumtoestand in.
Kortom, fermionen kunnen worden ingedeeld in twee groepen: elementaire en samengestelde fermionen. Elementaire fermionen zijn leptonen (elektron, elektronen neutrino, muon, muon neutrino, tau en tau neutrino) en quarks (op, neer, boven, onder, vreemd en charme). Hadrons (neutronen, protonen) die een oneven aantal quarks bevatten en kernen gemaakt van een oneven aantal nucleonen (bijv. 
Elementaire fermionen zijn de fundamentele bouwstenen van zowel materie als antimaterie.
Wat zijn Bosons
Bosonen zijn identieke deeltjes met nul of integer spins. Bosons kunnen worden onderverdeeld in twee groepen: elementaire bosonen en samengestelde bosonen. Anders dan fermionen, houden bosonen zich niet aan het Pauli Exclusion Principle. Met andere woorden, elk aantal bosonen kan dezelfde kwantumtoestand bezetten. Gedragingen van bosonen worden beschreven door de Bose-Einstein-statistieken. Het standaardmodel bestaat alleen uit vijf elementaire bosonen. Ze zijn namelijk het Higgs-deeltje, gluon, foton, Z en 
bosonen. De Higgs-boson heb nul elektrische lading en zero spin is het enige scalaire boson. De laatste vier bosonen staan bekend als maat bosonen of geforceerde dragers omdat ze verantwoordelijk zijn voor fundamentele interacties. De gluon is verantwoordelijk voor de sterke wisselwerking tussen deeltjes gemaakt van quarks. Photon is het meest bekende ijkboson en is verantwoordelijk voor elektromagnetische interacties. Z en draag zwakke interactie. Bovendien wordt het mediërende deeltje genoemd graviton is verantwoordelijk voor de gravitationele interactie. Het standaardmodel omvat echter niet het graviton. De fundamentele interacties geassocieerd met de gauge bosonen worden beschreven door de ijktheorie.
De spins en elektrische ladingen van elementaire bosonen worden weergegeven in de volgende tabel.
| boson | spinnen | In rekening brengen | wisselwerking |
| Z | 1 | 0 | Zwak |
| w-,w+ | 1 | -, + | Zwak |
| Photon | 1 | 0 | electromagnetisch |
| gluon | 1 | 0 | Sterk |
| Graviton | 2 | 0 | Gravitational |
| Higgs | 0 | 0 | Massa |
De samengestelde deeltjes; mesonen (bevat één quark en één antiquark), en kernen van even massagetal (He-4) zijn samengestelde bosonen. Bovendien worden sommige quasi-deeltjes, zoals kuiperparen en fononen, ook als bosonen beschouwd.
Het gedrag of de eigenschappen van bosonen bij lage temperaturen verschillen aanzienlijk van die van fermionen. Bij zeer lage temperaturen bezetten de meeste bosonen dezelfde kwantumtoestand. Een gas van bosonen kan dus gekoeld worden tot bijna het absolute nulpunt, waar bijna alle deeltjes de laagste energietoestand hebben. In dit stadium is de kinetische energie van het gas verwaarloosbaar. Dit fysieke fenomeen staat bekend als Condensatie van Bose-Einstein. De superfluiditeit van gassen van bosonen is een gevolg van Bose-Einstein-condensatie.
Verschil tussen fermionen en bosonen
spinnen
fermionen: Fermionen hebben een spin met een half geheel getal.
bosonen: Boons hebben integrale spin.
Pauli-uitsluitingsbeginsel:
fermionen: Fermionen gehoorzamen het Pauli-uitsluitingsprincipe.
bosonen: Bosonen houden zich niet aan het Pauli-uitsluitingsbeginsel.
Voorbeelden:
fermionen: Voorbeelden zijn Quarks (charme), leptonen (elektron).
bosonen: Voorbeelden zijn H0, Graviton, foton, gluon, Z, .
Statistieken:
fermionen: Eigenschappen van fermionen worden beschreven door de Fermi-Dirac-statistieken.
bosonen: Eigenschappen van bosonen worden beschreven door de Bose-Einstein-statistieken.
Elektrische lading van de elementaire deeltjes:
fermionen: Elektron, muon en tau zijn elektrisch geladen leptonen. Maar hun neutrino's hebben geen elektrische lading. Quark-deeltjes hebben fractionele elektrische ladingen.
bosonen: Elementaire bosonen hebben geen elektrische lading (behalve W-bosonen).
Samengestelde kernen:
fermionen: Fermionen bevatten een oneven aantal nucleonen.
bosonen: Bosonen bevatten een even aantal nucleonen.
