fermión - Wikilingue - Encydia
Um fermión, chamado assim em honra ao célebre cientista italiano Enrico Fermi, é um dos dois tipos básicos de partículas que existem na natureza (o outro tipo são os bosones). Os fermiones caracterizam-se por ter spin semi-inteiro (1/2,3/2...).
No modelo regular existem dois tipos de fermiones fundamentais, os quarks e os leptones. No modelo regular de física de partículas os fermiones consideram-se os constituintes básicos da matéria, que interactúan entre eles via bosones de gauge .
Descrição cuántica
Na descrição da mecânica cuántica não relativista as funções de onda dos fermiones são antisimétricas, o qual se corresponde com o facto de que obedecem a estatística de Fermi-Dirac verificando, por tanto, o princípio de exclusão de Pauli. Esta propriedade implica, que duas fermiones não podem ocupar o mesmo estado cuántico ao mesmo tempo.
Todas as partículas elementares "observadas" são fermiones ou bosones. Uma partícula composta, formada por várias elementares, pode ser também um fermión ou um bosón dependendo só do número de fermiones que contenha:
- As partículas compostas que contêm um número par de fermiones são bosones. Este é o caso, por exemplo, dos mesones ou do núcleo de carbono-12.
- As partículas compostas que contêm um número ímpar de fermiones são fermiones. Este é o caso, por exemplo, dos bariones ou do núcleo de carbono-13.
Pelo contrário o número de bosones que contenha a partícula é irrelevante de cara a determinar sua possível natureza fermiónica ou bosónica.
Por suposto, o comportamento fermiónico ou bosónico das partículas compostas só se aprecia se observamos o sistema a grande distância em comparação com a escala da partícula. Se observamos a escalas similares então a contribuição da estrutura espacial começa a ser importante. Por exemplo, dois átomos de helio-4 apesar de ser bosones não podem ocupar o mesmo espaço se este é comparável ao tamanho da estrutura da partícula em questão. Assim, o helio líquido tem uma densidade finita comparável à densidade da matéria líquida ordinária.
Fermiones elementares
Os fermiones elementares dividem-se em dois grupos:
- quarks, que formam as partículas do núcleo atómico, e que são capazes de experimentar a interacção nuclear forte.
- leptones, entre os que se encontram os elétrons e outras que interactúan basicamente mediante a interacção electrodébil.
A matéria ordinária está basicamente formada por fermiones e a eles deve praticamente toda sua massa. Os átomos estão basicamente formados por quarks que a sua vez formam os protones e os neutrones do núcleo atómico e também de leptones , os elétrons. O princípio de exclusão de Pauli obedecido pelos fermiones é o responsável pela "impenetrabilidad" da matéria ordinária, que faz que esta seja uma substância extensa. O princípio de Pauli também é responsável pela estabilidade dos orbitais atómicos fazendo que a complexidade química seja possível. Também é o responsável pela pressão exercida pela matéria degenerada.
Os fermiones elementares também podem ser classificados em:
- fermiones de Majorana, quando são estados próprios do operador de conjugação de ónus e por tanto dois fermiones desse tipo podem se aniquilar mutuamente.
- fermiones de Dirac, quando não são estados próprios do operador de conjugação de ónus, e por tanto, tem um ónus eléctrico de signo contrário à de seu correspondente antipartícula.
