Diferença entre bósons e férmions

o diferença chave entre bósons e férmions é que bósons têm spin inteiro, enquanto os férmions têm spin meio inteiro.

Todas as partículas que observamos na natureza vêm em dois tipos, como bósons e férmions. Podemos dividir as partículas nesses dois grupos com base na rotação das partículas. Portanto, chamamos de "classificação de rotação". Todas as partículas têm um spin ou "momento angular intrínseco".

CONTEÚDO

1. Visão geral e principais diferenças
2. O que são bósons 
3. O que são férmions
4. Comparação lado a lado - Bósons vs Fermions em forma de tabela
5. Resumo

O que são bósons?

Bósons são um tipo de partículas com rotação inteira. Portanto, essas partículas não são limitadas pelo princípio de exclusão de Pauli. Podemos descrever a distribuição de energia dessas partículas usando as estatísticas de Bose-Einstein.

Figura 01: Função de onda simétrica dos bósons

Alguns exemplos de bósons incluem partículas fundamentais, como fótons, glúons, etc. Inclui partículas elementares e partículas compostas, isto é, mésons. Uma característica importante dessas partículas é que elas não restringem o número de partículas que ocupam o mesmo estado quântico. Bósons são chamados de "portadores de força" devido a esse motivo. Além disso, eles agem como a cola que mantém o assunto unido. Além disso, a função de onda, que descreve uma coleção de bósons, deve ser simétrica em relação à troca de partículas idênticas.

O que são férmions?

Os férmions são um tipo de partículas com spin meio inteiro. Portanto, eles são limitados pelo princípio de exclusão de Pauli. Ao contrário dos bósons, dois férmions não podem ocupar o mesmo estado quântico ao mesmo tempo. Se vários férmions têm a mesma distribuição de probabilidade espacial, pelo menos o giro de cada férmion é diferente um do outro. Além disso, os férmions são partículas que compõem a matéria.

Figura 02: Função de onda anti-simétrica de férmions

Exemplos de férmions incluem elétrons, prótons e nêutrons. Além disso, a função de onda que descreve uma coleção de férmions deve ser antissimétrica em relação à troca de partículas idênticas.

Qual é a diferença entre bósons e férmions?

Bósons e férmions são dois grupos de partículas. A principal diferença entre bósons e férmions é que os bósons têm um spin inteiro, enquanto os férmions têm uma metade-rotação inteira. Além disso, a função de onda dos bósons é simétrica, enquanto a função de onda dos férmions é anti-simétrica.

Além disso, as partículas dos bósons não são restringidas pelo Princípio de Exclusão de Pauli, mas os férmions são. Além disso, no mesmo estado quântico, duas partículas do bóson podem ocupar ao mesmo tempo, mas os férmions não podem ocupar o mesmo estado quântico ao mesmo tempo. Portanto, essa também é uma diferença significativa entre bósons e férmions. Alguns exemplos de bósons incluem fótons, glúons, átomos de hélio, etc. enquanto que para exemplos de férmions incluem elétrons, prótons, quarks, nêutrons, etc..

Abaixo o gráfico de informações mostra mais descrições sobre a diferença entre bósons e férmions.

Resumo - Bosons vs Fermions

Todas as partículas que conhecemos podem ser divididas em dois grupos como bósons e férmions, com base no giro das partículas. A principal diferença entre bósons e férmions é que os bósons têm spin inteiro, enquanto os férmions têm spin meio inteiro.

Referência:

1. "Classificação da rotação". Classificação de partículas por rotação, Disponivel aqui.

Cortesia da imagem:

1. “Symmetricwave2” Por TimothyRias - Trabalho próprio (CC BY 3.0) via Commons Wikimedia
2. “Asymmetricwave2” Por TimothyRias - Trabalho próprio (CC BY 3.0) via Commons Wikimedia