Fermione

fermione

Particella con spin semintero che segue la statistica di Fermi-Dirac. In accordo con il Modello Standard delle particelle elementari, i fermioni fondamentali noti sono i leptoni (come gli elettroni e i neutrini) e i quark, le cui interazioni fondamentali sono mediate dai bosoni di gauge. Ogni altro fermione deve questa sua proprietà al fatto che contiene tra i suoi costituenti un numero dispari di fermioni fondamentali. Infatti l’addizione di un numero dispari di spin seminteri (più un numero arbitrario di momenti angolari interi) dà come risultato un momento angolare totale semintero. Per es., i barioni (come il neutrone e il protone) sono fermioni composti da tre quark. I fermioni obbediscono al principio di esclusione di Pauli (un singolo stato quantico non può essere occupato da più di un fermione) e sono rappresentati da una funzione d’onda antisimmetrica. Infatti, in base al teorema spin-statistica vi è una fondamentale differenza tra particelle a spin intero e particelle a spin semintero. In tale teoria i fermioni sono descritti da funzioni d’onda antisimmetriche rispetto allo scambio di due particelle (cioè invertono il segno in corrispondenza dello scambio). Al contrario, i bosoni (che rispondono alla statistica di Bose-Einstein) presentano funzioni d’onda simmetriche rispetto alla stessa operazione (cioè non invertono il segno in corrispondenza dello scambio di due particelle). Il principio di esclusione di Pauli è proprio una conseguenza di tale antisimmetria e ha come conseguenza che due o più fermioni non possono mai essere nello stesso stato quantistico, cioè avere gli stessi numeri quantici. I fermioni devono il loro nome a Enrico Fermi, premio Nobel nel 1938, come tributo alla teoria di statistica quantistica che egli introdusse insieme a P.A.M. Dirac nel 1926.

→ Fisica nucleare; Supersimmetria