Фермиондар және бозондар

Кванттық физикада массасы, электрлік заряды, спині және т. с. с бірдей қасиеттерге ие болатын бөлшектер бірдей деп аталады.

Бірдей бөлшектердің айнымайтын принципі: бірдей бөлшектерді эксперименталды айыру мүмкін емес.

Кванттық физикадағы бұл берік (негізге алынатын) принцип классикалық физикада үйлестік таппайды. Классикалық механикадағы бірдей бөлшектерді кеңістіктегі орналасуы бойынша ажыратуға және олардың траекториясын бақылауға болады. Кванттық механикада траектория ұғымы мағынасын жоғалтқандықтан, онда бөлшектер толығымен өздерінің өзіндік қасиеттерін (жекелілік) жоғалтады және айнымайтын болады.

Айнымайтын принциптің математикалық жазылуы:

мұндағы және - сәйкес бірінші және екінші бөлшектердің кеңістіктік және спиндік координаталарының ұқсастығы.

Екі жағдайдың болуы мүмкін:

және

Бірінші жағдайда жүйенің толқындық функциясы бөлшектің орын ауыстыруы кезінде өзінің таңбасын өзгертпейді, мұндай функция симметриялық деп аталады.

Екінші жағдайда бөлшектердің орын ауыстыруы кезінде толқындық функцияның таңбасы өзгереді, мұндай функция антисимметриялық деп аталады.

Сондықтан симметриялық және антисимметриялықтың сипаты – берілген бөлшектің түрінің белгісі.

Толқындық функцияның симметриясы бөлшектің спинімен анықталады.

Спині бүтіннің жартысына тең бөлшектер (мысалы, электрондар, протондар, электрондар) антисимметриялы толқындық функциямен анықталады және Ферми-Дирак статистикасына бағынады: бұндай бөлшектер фермиондар деп аталады.

Спині 0-ге немесе бүтінге тең бөлшектер (мысалы, -мезондар, фотондар) симметриялы толқындық функциямен анықталады және Бозе-Эйнштейн статистикасына бағынады: бұндай бөлшектер бозондар деп аталады.

21. Бозе-Эйнштейн және Ферми-Дирак кванттық