ההבדל העיקרי בין בוזונים לפרמיונים הוא שלבוסונים יש ספין שלם ואילו לפרמיונים יש ספין של חצי מספר שלם.
כל החלקיקים שאנו צופים בטבע מגיעים בשני סוגים כמו בוזונים ופרמיונים. אנו יכולים לחלק את החלקיקים לשתי הקבוצות הללו על סמך הספין של החלקיקים. לכן, אנו קוראים לזה "סיווג ספין". לכל החלקיקים יש ספין או "מומנטום זוויתי פנימי".
מהם בוזונים?
בוזונים הם סוג של חלקיקים עם ספין שלמים. לכן, חלקיקים אלה אינם מוגבלים על ידי עקרון ההדרה של פאולי. אנו יכולים לתאר את התפלגות האנרגיה של חלקיקים אלה באמצעות סטטיסטיקות Bose-Einstein.
איור 01: פונקציית גל סימטרית של בוזונים
כמה דוגמאות לבוזונים כוללות חלקיקי יסוד כמו פוטונים, גלוונים וכו'. זה כולל גם חלקיקים יסודיים וגם חלקיקים מרוכבים, כלומר מזוונים. מאפיין חשוב אחד של חלקיקים אלה הוא שהם אינם מגבילים את מספר החלקיקים אשר תופסים את אותו מצב קוונטי. בוזונים מכונים "נושאי כוח" בשל סיבה זו. יתרה מכך, הם משמשים כדבק שמחזיק את העניין יחד. יתרה מכך, פונקציית הגל, המתארת אוסף של בוזונים, חייבת להיות סימטרית ביחס לחילופי חלקיקים זהים.
מהם פרמיונים?
פרמיונים הם סוג של חלקיקים עם ספין של חצי מספר שלם. לכן, הם מוגבלים על ידי עקרון ההדרה של פאולי.בניגוד לבוזונים, שני פרמיונים אינם יכולים לתפוס את אותו מצב קוונטי בו-זמנית. אם למספר פרמיונים יש אותה התפלגות הסתברות מרחבית, אז לפחות הספין של כל פרמיון שונה זה מזה. יתר על כן, פרמיונים הם חלקיקים שמרכיבים את החומר.
איור 02: פונקציית גל אנטי-סימטרית של פרמיונים
דוגמאות לפרמיונים כוללות אלקטרונים, פרוטונים ונויטרונים. יתר על כן, פונקציית הגל המתארת אוסף של פרמיונים חייבת להיות אנטי סימטרית ביחס לחילופי חלקיקים זהים.
מה ההבדל בין בוזונים לפרמיונים?
בוזונים ופרמיונים הם שתי קבוצות של חלקיקים. ההבדל העיקרי בין בוזונים לפרמיונים הוא שלבוסונים יש ספין שלם ואילו לפרמיונים יש ספין של חצי מספר שלם.יתר על כן, פונקציית הגלים של הבוזונים היא סימטרית בעוד שפונקציית הגלים של הפרמיונים היא אנטי-סימטרית.
יתר על כן, חלקיקי בוזונים אינם מוגבלים על ידי עקרון ההדרה של פאולי, אבל פרמיונים כן. מלבד זאת, באותו מצב קוונטי, שני חלקיקי בוזון יכולים לתפוס בו-זמנית, אך פרמיונים אינם יכולים לתפוס את אותו מצב קוונטי בו-זמנית. אז זהו גם הבדל משמעותי בין בוזונים לפרמיונים. כמה דוגמאות לבוזונים כוללות פוטונים, גלוונים, אטומי הליום וכו', בעוד שלפרמיונים דוגמאות כוללות אלקטרונים, פרוטונים, קווארקים, נויטרונים וכו'.
גרפיקת המידע מתחת מציגה תיאורים נוספים לגבי ההבדל בין בוזונים לפרמיונים.
סיכום – Bosons vs Fermions
ניתן לחלק את כל החלקיקים שאנו מכירים לשתי קבוצות כבוזונים ופרמיונים, על סמך ספין של חלקיקים. ההבדל העיקרי בין בוזונים לפרמיונים הוא שלבוסונים יש ספין של מספר שלם, ואילו לפרמיונים יש ספין של חצי מספר שלם.
