Fermion
Een fermion is een categorie van elementaire deeltjes. Ze zijn erg klein en erg licht. Fermionen kunnen worden gezien als de bouwstenen van materie, omdat atomen uit fermionen bestaan. Paul Dirac noemde ze fermionen ter ere van een beroemde wetenschapper genaamd Enrico Fermi.
Een elektron (een geladen deeltje) is een fermion, maar een foton (het deeltje van de elektromagnetische straling) niet. De spinnummers van fermionen zijn 1/2, 3/2, 5/2, enz. Omdat hun spin geen geheel getal is, volgen ze het Pauli-uitsluitingsprincipe: geen twee fermionen kunnen een kwantumtoestand (inclusief positie in de ruimte) delen, als ze dezelfde kwantumnummers hebben, zoals spin. Met andere woorden, fermionen kunnen met elkaar botsen. Dit gedrag zit niet in de andere klasse van elementaire deeltjes die bosonen worden genoemd: je kunt veel bosonen, bijvoorbeeld fotonen, op dezelfde plaats op hetzelfde moment hebben. De beweging van fermionen volgt de Fermi-Dirac statistieken.
De meeste bekende fermionen hebben een draai van 1/2. Een voorbeeld van een type fermion met een spin van 1/2 is het elektron. Het elektron behoort tot een groep fermionen die leptonen worden genoemd.
Fundamentele fermionen (fermionen die niet uit iets anders bestaan) zijn ofwel quarks ofwel leptons. Er zijn 6 verschillende soorten quarks (de zogenaamde "smaken") en 6 verschillende soorten leptons. Dit zijn hun namen:
- Quarks - boven, beneden, charme, vreemd, boven, beneden
- Leptonen - elektron, muon, tau, elektron neutrino, muon neutrino, tau neutrino
Elk van deze fermionen heeft ook een antideeltje, dus er zijn in totaal 24 verschillende fundamentele fermionen. Het antideeltje is vergelijkbaar met het originele deeltje, maar met tegengestelde elektrische lading. De "up", "charme" en "top" quarks hebben een elektrische lading van +2/3. Hun antideeltjes hebben lading -2/3 (anti-up, anti-charme, anti-top). De andere drie quarks (down, strange en bottom) hebben lading -1/3, en hun antideeltjes hebben lading +1/3. De elektronen, muonen en tau leptonen hebben allemaal lading -1, en hun antideeltjes (anti-elektron of "positron", anti-muon, anti-tau) hebben lading +1. Alle neutrino's en anti-neutrino's hebben lading 0. Het belangrijkste verschil tussen quarks of leptonen met dezelfde lading is hun massa.
De supersymmetrische tegenhanger van elk fermion wordt een "sfermion" genoemd.
