Фермион

Данная статья была написана Владимиром Горунович для сайта "Викизнание".

Фермион

Фермион - элементарная частица с полуцелым значением спина. К фермионам относятся лептоны и барионы из которых состоит вещество.

Квантовая механика разделяет все частицы на две группы в зависимости от значения их спина: частицы с целым спином она относит к бозонам, а частицы с полуцелым спином — к фермионам. Утверждается, что "фермионы, подчиняются статистике Ферми — Дирака: в одном квантовом состоянии может находиться не более одной частицы (принцип Паули)". "Принцип запрета Паули ответственен за устойчивость электронных оболочек атомов, делая возможным существование сложных химических элементов". "Волновая функция системы одинаковых фермионов антисимметрична относительно перестановки двух любых фермионов. Квантовая система, состоящая из нечётного числа фермионов, сама является фермионом". (цитаты из мировой Википедии)

Полевая теория элементарных частиц ставит некоторые утверждения квантовой механики под сомнение. Принцип Паули работает только внутри атома, благодаря наличию у электронов магнитных моментов - состояние атома с парой электронов с двумя антипараллельными спинами будет обладать большей энергией связи, чем состояние с параллельными спинами. При параллельных спинах у электронов появятся магнитные силы отталкивания, а при антипараллельных спинах - магнитные силы притяжения. Никакого божественного влияния волновой функции тут нет - просто атом стремится прийти в состояние с наименьшей энергией (с антипараллельными магнитными моментами электронов). И эти же силы будут иметь место во взаимодействиях магнитных моментов векторных мезонов, обладающих целым спином - вопреки статистике Бозе - Эйнштейна. Кроме того, полевая теория элементарных частиц рассматривает элементарную частицу, как единую структуру ее электромагнитных полей, а волновая функция может быть приписана только части элементарной частицы - волновому переменному электромагнитному полю, поэтому, для подлинного описания элементарной частицы требуется задать пространственное и временное распределение поля векторов E и H.

Согласно полевой теории элементарных частиц число фермионов в природе - бесконечно, как и бесконечно число возбужденных состояний у каждого лептона и бариона.

Владимир Горунович