物理學(xué)：費(fèi)米定義

在粒子物理學(xué)中，費(fèi)米是一種服從費(fèi)米-狄拉克統(tǒng)計(jì)規(guī)則的粒子，即Pauli排除原理。這些費(fèi)米子還具有量子自旋，其包含半整數(shù)值，例如1/2，-1/2，-3/2等。（相比之下，還有其他類(lèi)型的粒子，稱(chēng)為6 bosons 7，有一個(gè)整數(shù)自旋，如0,1，-1，-2,2等）

是什么使費(fèi)米子如此特殊

費(fèi)米子有時(shí)被稱(chēng)為物質(zhì)粒子，因?yàn)樗鼈兪菢?gòu)成我們認(rèn)為是世界上物理物質(zhì)的大部分粒子，包括質(zhì)子，中子和電子。

物理學(xué)家Wolfgang Pauli于1925年首次預(yù)測(cè)了費(fèi)米子，他試圖弄清楚如何解釋Niels Bohr于1922年提出的原子結(jié)構(gòu)。玻爾使用實(shí)驗(yàn)證據(jù)建立了一個(gè)包含電子殼的原子模型，為電子在原子核周?chē)苿?dòng)創(chuàng)造了穩(wěn)定的軌道。雖然這與證據(jù)很好地吻合，但沒(méi)有特別的理由說(shuō)明這種結(jié)構(gòu)是穩(wěn)定的，而且Pauli試圖達(dá)到這一點(diǎn)。他意識(shí)到，如果你給這些電子分配量子數(shù)（后來(lái)命名為量子自旋），那么似乎有某種原理意味著沒(méi)有兩個(gè)電子可以處于完全相同的狀態(tài)。這個(gè)規(guī)則被稱(chēng)為保利排除原則。

1926年，Enrico Fermi和Paul Dirac獨(dú)立嘗試了解看似矛盾的電子行為的其他方面，并在此過(guò)程中建立了一種更完整的處理電子的統(tǒng)計(jì)方法。雖然費(fèi)米首先開(kāi)發(fā)了這個(gè)系統(tǒng)，但他們足夠接近，并且都做了足夠的工作，以至于posterity稱(chēng)之為他們的統(tǒng)計(jì)方法Fermi-Dirac統(tǒng)計(jì)，盡管粒子本身是以費(fèi)米本人命名的。

費(fèi)米龍不能全部解決這個(gè)問(wèn)題pse進(jìn)入同一狀態(tài)-同樣，Pauli排除原則的最終含義-非常重要。太陽(yáng)內(nèi)的費(fèi)米子（以及所有其他恒星）在強(qiáng)烈的重力作用下塌陷在一起，但由于泡利排斥原理，它們不能完全塌陷。因此，產(chǎn)生的壓力會(huì)推動(dòng)恒星的重力坍塌。正是這個(gè)壓力產(chǎn)生了太陽(yáng)能，不僅為我們的星球提供燃料，而且為我們宇宙其他部分的大部分能量提供燃料。。。包括如星狀核合成所述的重元素的形成。

基本費(fèi)米子

總共有12個(gè)基本的費(fèi)米子-費(fèi)米子aren小程序知識(shí)付費(fèi)'t由較小的粒子組成-已經(jīng)通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定。它們分為兩類(lèi)：

• Quarks-Quarks是構(gòu)成強(qiáng)子的粒子，如質(zhì)子和中子。有6種不同類(lèi)型的四元體：
  • • Up Quark
  • CharMorMorMorQuark
  • TopQuark
  • 向下Quark
  • StrStrStrangQuark
  • 底部Quark
• Leptons-有6種類(lèi)型的瘦子：
  • 電子
    • 電子中性
    • Muon
    • Muon Neutrino Neutrino Neutrino Neutrino Neutrino Neutrino Neutrino Neutrino
    • 78>Muon Neutrino
    • Tau
    • TauNeutrino

    除了這些粒子之外，超對(duì)稱(chēng)理論預(yù)測(cè)每個(gè)boson都會(huì)有一個(gè)迄今未被發(fā)現(xiàn)的fermionic對(duì)應(yīng)物。由于有4到6個(gè)基本凸起，這表明-如果超對(duì)稱(chēng)是真的-還有另外4到6個(gè)基本費(fèi)米子尚未被檢測(cè)到，可能是因?yàn)樗鼈兎浅２环€(wěn)定并且已經(jīng)衰減成其他形式。

    復(fù)合費(fèi)米子

    除了基本的費(fèi)米子之外，可以通過(guò)將費(fèi)米子組合在一起（可能與波森一起）來(lái)創(chuàng)建另一類(lèi)費(fèi)米子，以獲得具有半整數(shù)旋轉(zhuǎn)。量子自旋加在一起，所以一些基礎(chǔ)數(shù)學(xué)表明，任何包含奇數(shù)費(fèi)米子的粒子最終都會(huì)有一個(gè)半整數(shù)自旋，因此，它本身就是一個(gè)費(fèi)米子。一些例子包括：

    • Baryons-這些是粒子，如質(zhì)子和中子，由三個(gè)連接在一起的夸克組成。由于每個(gè)quark都有一個(gè)半整數(shù)自旋，因此無(wú)論哪種類(lèi)型的quark結(jié)合在一起形成它，得到的重粒子總是具有半整數(shù)自旋。
    • 氦-3-在核中含有2個(gè)質(zhì)子和1個(gè)中子，以及圍繞它的2個(gè)電子。由于存在奇數(shù)個(gè)費(fèi)米子，因此得到的自旋是半整數(shù)值。這意味著氦-3也是費(fèi)米子。

    由Anne-Marie Helmenstine編輯，博士。