Un fermión, llamado
así en honor al célebre científico italiano Enrico Fermi,
es uno de los dos tipos basicos de partículas que existen en la
naturaleza (el otro tipo son los bosones). Los fermiones se caracterizan por
tener espín semi-entero (1/2, 3/2,). En el modelo estandar existen dos tipos de fermiones
fundamentales, los quarks y los leptones. En el modelo
estandar de física de partículas los fermiones se
consideran los constituyentes basicos de la materia, que
interactúan entre ellos vía bosones de gauge.
Todos estos constituyentes basicos de la materia,
interactúan entre sí mediante la acción de 4 fuerzas
(fuerza débil, fuerza nuclear fuerte, fuerza de gravedad y fuerza
electromagnética).
Según el modelo estandar de la materia, existen
dos tipos de fermiones, los quarks y los leptones.
Los fermiones se caracterizan por tener espín semi-entero (1/2, 3/2 ).
Si las partículas compuestas (formadas por varias partículas
elementales), contienen un número impar de
fermiones, también se clasifican como
fermiones.
Los fermiones se dividen en dos grupos
- quarks, que forman las partículas del núcleo atómico, y que son capaces
de experimentar la interacción nuclear fuerte.
- leptones, entre los que se encuentran los
electrones,que interactúan basicamente mediante la
interacción electro débil.
La materia ordinaria esta formada basicamente por fermiones y a ellos debe practicamente toda su masa.
El núcleo de un atomo esta
formado por quarks, los cuales a su vez se agrupan en protones y neutrones.
Por otra parte, alrededor del
núcleo orbitan los electrones clasificados como leptones.
Los fermiones comparten varias características genéricas
importantes, por ejemplo:
* Tienen spin con valor semientero (1/2, 3/2, 5/2, etc.)
* Satisfacen una ley de la mecanica cuantica denominada Principio
de exclusión de Pauli, la cual establece que dos fermiones no pueden
ocupar el mismo estado cuantico al mismo tiempo; para que coexistan
deben tener al menos uno de sus números
cuanticos diferente.
* El tratamiento matematico de una colección de estas
partículas debe hacerse por medio de la Estadística de Fermi -
Dirac.
Los fermiones tanto por sí mismas, como cuando forman núcleos y
atomos de los elementos en el universo, interaccionan entre sí.
Esta interacción produce los fenómenos conocidos del electromagnetismo; las
extraordinarias fuerzas de corto alcance para unir quarks y mantener la estabilidad
del núcleo atómico
(interacción nuclear fuerte); la interacciónnuclear débil,
responsable del decaimiento del neutrón y de la radiactividad; y
la cotidiana pero aún enigmatica interacción gravitatoria.
Según el Modelo Estandar las
interacciones se producen a través del intercambio de partículas, de la
siguiente manera:
* El fotón (γ) es el responsable de la interacción
electromagnética.
* El gluón (g) se hace cargo de la interacción nuclear fuerte.
* Las partículas Z y W son responsables de la interacción nuclear
débil.
* El tratamiento matematico de una colección de estas
partículas debe hacerse por medio de la Estadística de
Bose-Einstein.
Bosón
En física de partículas, un bosón
es uno de los dos tipos basicos de partículas elementales de la
naturaleza (el otro tipo son los fermiones). La denominación
«bosón» fue dada en honor al físico indio Satyendra Nath
Bose. Se caracterizan por
1. Tener un espín entero (0,1, 2,).
2. No cumplen el principio de exclusión de Pauli y siguen la
estadística de Bose-Einstein. Esto hace que presenten un
fenómeno llamado condensación de Bose-Einstein (el desarrollo de
maseres y laseres fue posible puesto que los fotones de la luz
son bosones).
3. La función de onda cuantica que describe sistemas de bosones
es simétrica respecto alintercambio de partículas.
Por el teorema espín-estadística sabemos que la
segunda y tercera característica son consecuencia necesaria de la
primera.
Algunos bosones, aunque se comportan como bosones, de hecho estan
compuestos de otras partículas. Por ejemplo, los
núcleos de atomos de helio, bajo ciertas condiciones,
Todos estos constituyentes basicos de la materia, interactúan
entre sí mediante la acción de 4 fuerzas (fuerza débil,
fuerza nuclear fuerte, fuerza de gravedad y fuerza electromagnética).
Se denominan fermiones llamados así en honor al célebre
científico italiano Enrico Fermi.
Pero ¿qué son estas fuerzas y cómo
actúan? Se ha postulado que estas fuerzas se
transmiten por medio de otras partículas denominadas bosones.
Algunos de estos bosones ya han sido identificados y
encontrados. Otros, como
el bosón Higgs, se han postulado pero todavía no ha sido posible
detectarlos.
Estas otras cuatro partículas elementales, o mejor digamos 5, para
incluir el H0, se llaman colectivamente bosones
y entre sus propiedades de grupo tenemos que:
* Tienen spin entero (0, 1, 2, etc.)
* No estan sujetas a satisfacer el Principio de Exclusión de
Pauli, esto es, varios bosones pueden coexistir en el mismo estado
cuantico al mismo tiempo.