Fermion

Particulele compuse (cum ar fi hadronii, nucleele și atomii) pot fi bosoni sau fermioni în funcție de constituenții lor. Mai precis, din cauza relației dintre spin și statistică, o particulă care conține un număr impar de fermioni este ea însăși un fermion. Ea va avea spin pe jumătate întreg.

Exemplele includ următoarele:

• Un barion, cum ar fi protonul sau neutronul, conține trei quarci fermionici și, prin urmare, este un fermion.
• Nucleul unui atom de carbon-13 conține șase protoni și șapte neutroni și, prin urmare, este un fermion.
• Astomul de heliu-3 (3He) este alcătuit din doi protoni, un neutron și doi electroni și, prin urmare, este un fermion; De asemenea, atomul de deuteriu este alcătuit dintr-un proton, un neutron și un electron și, prin urmare, este și el un fermion.

Numărul de bosoni dintr-o particulă compozită formată din particule simple legate cu un potențial nu are nici un efect asupra faptului că aceasta este un boson sau un fermion.

Comportamentul feromonic sau bosonic al unei particule compozite (sau al unui sistem) se observă numai la distanțe mari (în comparație cu dimensiunea sistemului). La proximitate, unde structura spațială începe să fie importantă, o particulă compozită (sau un sistem) se comportă în funcție de alcătuirea sa constitutivă.

Fermionii pot prezenta un comportament bosonic atunci când devin slab legați în perechi. Aceasta este originea supraconductibilității și a superfluidității heliului-3: în materialele supraconductoare, electronii interacționează prin schimb de fononi, formând perechi Cooper, în timp ce în heliu-3, perechile Cooper se formează prin fluctuații de spin.

Casiparticulele efectului Hall cuantic fracționar sunt, de asemenea, cunoscute sub numele de fermioni compuși, care sunt electroni cărora le sunt atașate un număr par de vortexuri cuantificate.

SkyrmioniEdit

Într-o teorie cuantică a câmpurilor, pot exista configurații de câmp ale bosonilor care sunt răsucite topologic. Acestea sunt stări coerente (sau solitoni) care se comportă ca o particulă și pot fi fermionice chiar dacă toate particulele constitutive sunt bosoni. Acest lucru a fost descoperit de Tony Skyrme la începutul anilor 1960, astfel încât fermionii făcuți din bosoni sunt numiți skyrmioni după el.

Exemplul original al lui Skyrme a implicat câmpuri care iau valori pe o sferă tridimensională, modelul original neliniar sigma care descrie comportamentul la distanțe mari al pionilor. În modelul lui Skyrme, reprodus în aproximația N mare sau a corzilor în cromodinamica cuantică (QCD), protonul și neutronul sunt solitoni topologici fermionici ai câmpului de pioni.

În timp ce exemplul lui Skyrme a implicat fizica pionilor, există un exemplu mult mai familiar în electrodinamica cuantică cu un monopol magnetic. Un monopol bosonic cu cea mai mică sarcină magnetică posibilă și o versiune bosonică a electronului vor forma un dyon fermionic.

.