Différence entre les fermions et les bosons

Différence principale - Fermions vs Boson

En physique, les particules sont classées en deux groupes en fonction de leurs propriétés. Ils sont connus comme fermions et bosons. Les fermions sont des particules demi-spin et ils obéissent au principe d'exclusion de Pauli. Mais les bosons sont des particules à spin entier qui n'obéissent pas au principe d'exclusion de Pauli. Dans le modèle standard, les fermions sont les particules fondamentales de la matière. Les bosons, par contre, sont considérés comme les porteurs de force. Les noyaux ayant un nombre impair de nucléons sont des fermions composites, tandis que les noyaux ayant un nombre pair de nucléons sont des bosons composites. Les propriétés des fermions et des bosons sont très différentes, en particulier à des températures proches du zéro absolu. Cet article se concentre principalement sur la différence entre les fermions et les bosons.

Que sont les Fermions

Les fermions sont des particules semi-entières décrites dans les statistiques de Fermi-Dirac. Ils obéissent au principe d'exclusion de Pauli. Donc, deux fermions identiques n'occupent pas le même état quantique simultanément.

Fondamentalement, les fermions peuvent être classés en deux groupes: les fermions élémentaires et les fermions composites.. Fermions élémentaires sont des leptons (électron, neutrino électronique, muon, neutrino du muon, neutrino tau et tau) et des quarks (haut, bas, haut, bas, étrange et charmant). Hadrons (neutrons, protons) contenant un nombre impair de quarks et noyaux constitués d’un nombre impair de nucléons (Ex:  les noyaux contiennent six protons et sept neutrons) sont considérés comme fermions composites. De plus, des atomes tels que He-3 (contenant deux protons, un neutron et deux électrons) sont également des fermions composites..

Les fermions élémentaires sont les éléments fondamentaux de la matière et de l'antimatière.

Que sont les bosons

Les bosons sont des particules identiques ayant des spins nuls ou entiers. Les bosons peuvent être classés en deux groupes: bosons élémentaires et bosons composites. Contrairement aux fermions, les bosons n'obéissent pas au principe d'exclusion de Pauli. En d'autres termes, n'importe quel nombre de bosons peut occuper le même état quantique. Les comportements des bosons sont décrits dans les statistiques de Bose-Einstein. Le modèle standard ne comprend que cinq bosons élémentaires. Ce sont notamment le boson de Higgs, le gluon, le photon, le Z et le  bosons. le le boson de Higgs avoir zéro charge électrique et zéro spin est le seul boson scalaire. Les quatre derniers bosons sont connus comme jauge de bosons ou forcer les transporteurs car ils sont responsables des interactions fondamentales. le gluon est responsable de la forte interaction qui apparaît entre les particules de quarks. Photon est le boson de jauge le plus connu et est responsable des interactions électromagnétiques. Z et  porter une interaction faible. De plus, la particule médiatrice appelée graviton est responsable de l'interaction gravitationnelle. Cependant, le modèle standard n'inclut pas le graviton. Les interactions fondamentales associées aux bosons de jauge sont décrites par la théorie de jauge. 

Les spins et les charges électriques des bosons élémentaires sont présentés dans le tableau suivant..

Boson	Tourner	Charge	Interaction
Z	1	0	Faible
W-,W+	1	-, +	Faible
Photon	1	0	Électromagnétique
Gluon	1	0	Fort
Graviton	2	0	Gravitationnel
Higgs	0	0	Masse

Les particules composites; mésons (contiennent un quark et un antiquark) et les noyaux de nombre de masse pair (He-4) sont des bosons composites. De plus, certaines quasi-particules telles que les paires de cuivre et les phonons sont également considérées comme des bosons..

Le comportement ou les propriétés des bosons à basses températures diffèrent considérablement de ceux des fermions. À très basse température, la plupart des bosons occupent le même état quantique. Ainsi, un gaz de bosons peut être refroidi à des températures très proches du zéro absolu, où presque toutes les particules occupent l'état énergétique le plus bas. A ce stade, l'énergie cinétique du gaz est négligeable. Ce phénomène physique est connu sous le nom de Condensation de Bose-Einstein. La superfluidité des gaz de bosons est une conséquence de la condensation de Bose-Einstein.

Différence entre les fermions et les bosons

Tourner

Fermions: Les fermions ont un spin demi-entier.

Bosons: Les avantages ont une rotation intégrale.

Principe d'exclusion de Pauli:

Fermions: Les Fermions obéissent au principe d'exclusion de Pauli.

Bosons: Les bosons n'obéissent pas au principe d'exclusion de Pauli.

Exemples:

Fermions: Les exemples incluent les quarks (charme), les leptons (électron).

Bosons: Les exemples incluent H⁰, Graviton, photon, gluon, Z, .

Statistiques:

Fermions: Les propriétés des fermions sont décrites dans les statistiques de Fermi-Dirac.

Bosons: Les propriétés des bosons sont décrites dans les statistiques de Bose-Einstein.

Charge électrique des particules élémentaires:

Fermions: Electron, muon et tau sont des leptons chargés électriquement. Mais leurs neutrinos n'ont pas de charge électrique. Les particules de quark ont ​​des charges électriques fractionnaires.

Bosons: Les bosons élémentaires ne supportent aucune charge électrique (sauf les bosons W).

Noyaux composites:

Fermions: Les fermions contiennent un nombre impair de nucléons.

Bosons: Les bosons contiennent un nombre pair de nucléons.