Fermion

Cząstki zespolone (takie jak hadrony, jądra i atomy) mogą być bozonami lub fermionami w zależności od ich składników. Dokładniej, z powodu związku pomiędzy spinem a statystyką, cząstka zawierająca nieparzystą liczbę fermionów sama jest fermionem. Będzie ona miała spin równy połowie liczby całkowitej.

Przykłady są następujące:

• Barion, taki jak proton lub neutron, zawiera trzy kwarki fermionowe i dlatego jest fermionem.
• Jądro atomu węgla-13 zawiera sześć protonów i siedem neutronów i dlatego jest fermionem.
• Jądro atomu helu-3 (3He) jest zbudowane z dwóch protonów, jednego neutronu i dwóch elektronów, a więc jest fermionem; Również atom deuteru jest zbudowany z jednego protonu, jednego neutronu i jednego elektronu, a więc również jest fermionem.

Liczba bozonów w cząstce złożonej z cząstek prostych związanych potencjałem nie ma wpływu na to, czy jest to bozon czy fermion.

Fermioniczne lub bozoniczne zachowanie cząstki złożonej (lub układu) jest widoczne tylko w dużych (w porównaniu do wielkości układu) odległościach. W pobliżu, gdzie struktura przestrzenna zaczyna być ważne, cząstka kompozytowa (lub system) zachowuje się zgodnie z jego składowych makeup.

Fermiony mogą wykazywać bozoniczne zachowanie, gdy stają się luźno związane w pary. To jest pochodzenie nadprzewodnictwa i nadpłynności helu-3: w materiałach nadprzewodzących, elektrony oddziałują poprzez wymianę fononów, tworząc pary Coopera, podczas gdy w helu-3, pary Coopera są tworzone przez fluktuacje spinowe.

Kwazicząstki ułamkowego kwantowego efektu Halla znane są również jako fermiony zespolone, które są elektronami z dołączoną do nich parzystą liczbą skwantowanych wirów.

SkyrmionyEdit

W kwantowej teorii pola mogą istnieć konfiguracje polowe bozonów, które są topologicznie skręcone. Są to stany koherentne (lub solitony), które zachowują się jak cząstki i mogą być fermioniczne, nawet jeśli wszystkie cząstki składowe są bozonami. Zostało to odkryte przez Tony’ego Skyrme na początku lat sześćdziesiątych, więc fermiony wykonane z bozonów są nazywane skyrmionami od jego nazwiska.

Oryginalny przykład Skyrme’a obejmował pola, które przyjmują wartości na trójwymiarowej sferze, oryginalny nieliniowy model sigma, który opisuje zachowanie pionów na dużych odległościach. W modelu Skyrme’a, odtworzonym w dużym przybliżeniu N lub strun w chromodynamice kwantowej (QCD), proton i neutron są fermionowymi topologicznymi solitonami pola pionu.

Gdy przykład Skyrme’a dotyczył fizyki pionu, istnieje znacznie bardziej znany przykład w elektrodynamice kwantowej z monopolem magnetycznym. Bozoniczny monopol o najmniejszym możliwym ładunku magnetycznym i bozoniczna wersja elektronu utworzą fermioniczny dyon.

.