Suroosh Sanei پنجشنبه 15 تیر 1396 04:30 ب.ظ نظرات ()
حال می خواهیم با انواع فرمیون ها آشنا شویم: 

 

انواع فرمیون

فرمیون‌ها شامل دو بخش اصلی شناخته شده هستند:

کوارک:

یک ذره بنیادی و جزء اساسی تشکیل دهنده ماده می‌باشد. کوارک‌ها با هم ترکیب می‌شوند تا ذرات مرکبی به نام هاردون (hadron) را به وجود آورند، پروتن و نترون یکی از معروف‌ترین آنها هستند. آنها تنها ذرات بنیادی برای آزمایش همه چهار برهم کنش اساسی یا نیروهای اساسی در مدل استاندارد می‌باشند. به خاطر پدیده‌ای که به تحدید رنگ معروف است، کوارک‌ها هیچ گاه به صورت انفرادی یافت نمی‌شوند؛ آنها را فقط می‌توان درون هاردونها پیدا کرد. به همین دلیل بیشتر آنچه که ما درباره کوارک‌ها می‌دانیم از مشاهده خود هاردونها به دست آمده‌است.

شش نوع مختلف از کوارک‌ها وجود دارد که به طعم (flavor) شهرت دارند : بالا (up)، پایین(down)، افسون(charm)، بیگانه(strange)، نوک(top) و پایین(bottom). بالا و پایین دارای کمترین وزن در بین کوارک‌ها می‌باشند. کوارک‌های سنگین تر در طول یک فرآیند واپاشی به سرعت به کوارکهای بالا(up) و پایین(down) تبدیل می‌شوند: تبدیل شدن از حالت وزن بیشتر به حالت وزن کمتر. به همین علت کوارک‌های بالا و پایین عموما پایدار می‌باشند و رایج‌ترین کوارک‌ها در عالم می‌باشند،


لپتون:

ذره ایست با اسپین ‎۱/۲ (فرمیون) که نیروی هسته‌ای قوی روی آن تأثیر ندارد.بطور کلی شش لپتون وجود دارد سه تا ازآنها دارای بارالکتریکی بوده وسه تای دیگر هم فاقد بارالکتریکی هستند.لپتون‌ها جز ذرات بنیادین شناخته شده‌اند یعنی ذراتی که از ذرات کوچک‌تر تشکیل نشده‌اند البته فعلاً معروفترین لپتون همان الکترون است ē بایک بار منفی دولپتون بارداردیگر میون (muon (μ وتاو (τ) هستند , که ازنظربارمثل الکترون ولی دارای جرم خیلی بیشتر نسبت به آن هستند.لپتونهای بدون بار سه نوع نوترینو(neutrinos (υ هستند که عبارت‌اند از نوترینوی الکترون , نوترینوی میون و نوترینوی تاو نوترینوها فاقد بارالکتریکی بوده ولی دارای جرم بسیار ناچیزی هستند ویافتن آنها هم بسیار مشکل است.

لپتون‌ها شامل : نوترینو , لپتون تاو , میون , پوزیترون , الکترون

فرمیون‌های بنیادی

تمام ذرات بنیادی مشاهده شده یا فرمیون هستند یا بوزون  فرمیون‌های بنیادی شناخته شده به دو گروه تقسیم می‌شوند : كوارك هاولپتون ها.

كوارك ها, پروتون ها و نوترون ها  و سایرباریون ها را می‌سازند که فرمیون‌های مرکبند . همچنین مزون هارا شامل می‌شوند که بوزون‌های مرکبند .لیپتون ها الكترون ها و ذرات سنگین (muon لپتون‌های ناپایدار و tauon لپتون‌ها با بار منفی ) را شامل می‌شوند .

فرمیون‌های مرکب

ذرات مرکب ( مانندهادرون ها, هسته هاو اتم‌ها ) می‌توانند بسته به اجزای اصلیشان , فرمیون یا بوزون باشند . به طور دقیق تر , به دلیل وابستگی بین اسپین و آمار , اگر ذره‌ای تعداد فردی فرمیون داشته باشد , خودش فرمیون است و اسپین نیمه صحیح خواهد داشت . برای مثال :

یک باریون مانند پروتون ونوترون , شامل سه كوارك فرمیونیست . بنابراین یک فرمیون است .هستهٔ اتم کربن-۱۳ , شامل ۶ پروتون و ۷ نوترون است . بنابراین یک فرمیون است .اتم هلیوم-۳ (۳He) , از دو پروتون , یک نوترون و ۲ الکترون تشکیل شده و بنابراین یک فرمیون است .

رفتار فرمیونی یا بوزونی یک ذره ( یا سیستم ) مرکب , تنها در فواصل طولانی ( در مقایسه با اندازهٔ سیستم ) دیده می‌شود . هنگامی ساختار سه بعدی اهمیت می‌یابد که ذره ( یا سیستم ) مرکب , طبق ساختار تشکیل دهنده اش رفتار کند .

وقتی که فرمیون‌ها در مجاورت با جفتشان مرز ضعیفی داشته باشد ,می توانند از خود رفتار بوزونی نشان دهند. این , اساس ابر رسانایی وابر شارگی  هلیوم-۳ است .