Fermión

Las partículas compuestas (como los hadrones, los núcleos y los átomos) pueden ser bosones o fermiones dependiendo de sus constituyentes. Más concretamente, debido a la relación entre el espín y la estadística, una partícula que contiene un número impar de fermiones es en sí misma un fermión. Tendrá un espín medio entero.

Los ejemplos incluyen los siguientes:

• Un barión, como el protón o el neutrón, contiene tres quarks fermiónicos y por lo tanto es un fermión.
• El núcleo de un átomo de carbono-13 contiene seis protones y siete neutrones y por lo tanto es un fermión.
• El átomo de helio-3 (3He) está formado por dos protones, un neutrón y dos electrones, y por lo tanto es un fermión; También el átomo de deuterio está formado por un protón, un neutrón y un electrón, y por lo tanto también es un fermión.

El número de bosones dentro de una partícula compuesta formada por partículas simples unidas con un potencial no tiene ningún efecto sobre si es un bosón o un fermión.

El comportamiento fermiónico o bosónico de una partícula compuesta (o sistema) sólo se ve a grandes distancias (comparadas con el tamaño del sistema). En la proximidad, donde la estructura espacial comienza a ser importante, una partícula compuesta (o sistema) se comporta de acuerdo con su composición constitutiva.

Los fermiones pueden mostrar un comportamiento bosónico cuando se unen débilmente en pares. Este es el origen de la superconductividad y la superfluidez del helio-3: en los materiales superconductores, los electrones interactúan a través del intercambio de fonones, formando pares de Cooper, mientras que en el helio-3, los pares de Cooper se forman a través de las fluctuaciones de espín.

Las cuasipartículas del efecto Hall cuántico fraccionario también se conocen como fermiones compuestos, que son electrones con un número par de vórtices cuantizados unidos a ellos.

SkyrmionsEditar

En una teoría cuántica de campos, puede haber configuraciones de campo de bosones que estén topológicamente retorcidos. Se trata de estados coherentes (o solitones) que se comportan como una partícula, y pueden ser fermiónicos aunque todas las partículas constituyentes sean bosones. Esto fue descubierto por Tony Skyrme a principios de la década de 1960, por lo que los fermiones formados por bosones reciben el nombre de skyrmiones en su honor.

El ejemplo original de Skyrme implicaba campos que toman valores en una esfera tridimensional, el modelo sigma no lineal original que describe el comportamiento a gran distancia de los piones. En el modelo de Skyrme, reproducido en la aproximación a la cromodinámica cuántica (QCD) del gran N o de la cuerda, el protón y el neutrón son solitones topológicos fermiónicos del campo de piones.

Mientras que el ejemplo de Skyrme implicaba la física de los piones, existe un ejemplo mucho más familiar en la electrodinámica cuántica con un monopolo magnético. Un monopolo bosónico con la menor carga magnética posible y una versión bosónica del electrón formarán un dyon fermiónico.