ΦΕΡΜΙΟΝΙΟ

ΦΕΡΜΙΟΝΙΟ

ΦΕΡΜΙΟΝΙΟ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ

 Στη σωματιδιακή φυσική,το φερμιόνιο είναι κάθε σωματίδιο που υπακούει στην στατιστική Fermi-Dirac και ακολουθεί την απαγορευτική αρχή του Pauli,η οποία περιλαμβάνει όλα τα κουάρκ,τα λεπτόνια,βαρυόνια και τα αδρόνια.

Το φερμιόνιο είναι κάθε σωματίδιο που υπακούει στην στατιστική Fermi-Dirac και ακολουθεί την απαγορευτική αρχή του Pauli,η οποία περιλαμβάνει όλα τα κουάρκ,τα λεπτόνια,βαρυόνια και τα αδρόνια

 Τα φερμιόνια αντίθεση με τα μποζόνια που υπακούουν στην αρχή  Bose-Einstein.Ένα φερμιονίο μπορεί να είναι ένα στοιχειώδες σωματίδιο,όπως το ηλεκτρόνιο ή μπορεί να είναι ένα σύνθετο σωματίδιο,όπως το πρωτόνιο.

Ο Ενρίκο Φέρμι (Enrico Fermi,29 Σεπτεμβρίου 1901-28 Νοεμβρίου 1954) ήταν Ιταλός φυσικός,ο οποίος τιμήθηκε το 1938 με το βραβείο Νόμπελ Φυσικής.Ο Φέρμι μελέτησε τα σωμάτια των ατόμων και ανακάλυψε ένα ακόμη σωμάτιο,το οποίο ονομάστηκε φερμιόνιο.Επίσης,διατύπωσε τη θεωρία της ραδιενέργειας β.Το 1942 κατασκεύασε τον πρώτο ατομικό αντιδραστήρα,στο Σικάγο των Η.Π.Α.Εκεί πέτυχε την τεχνητή αλυσιδωτή πυρηνική αντίδραση.Ο Φέρμι συμμετείχε και στην κατασκευή της ατομικής βόμβας μαζί με πολλούς διάσημους φυσικούς της εποχής του

 Σε αντίθεση με τα μποζόνια,μόνο ένα φερμιόνιο μπορεί να καταλάβει μια συγκεκριμένη κβαντική κατάσταση σε κάθε δεδομένη στιγμή.Το όνομα Φερμιόνιο προέρχεται από τον Ιταλό Νομπελίστα φυσικό Enrico Fermi.

ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΟΥ ΦΕΡΜΙΟΝΙΟΥ

α) Τα Φερμιόνια είναι στοιχειώδη σωματίδια,με την χαρακτηριστική ιδιότητα να σχηματίζουν πλήρως αντισυμμετρικές σύνθετες κβαντικές καταστάσεις. 

β) Άλλο κοινό χαρακτηριστικό τους είναι το ημιακέραιο σπιν (1/2,3/2 ...).Αυτός  είναι ο λόγος που υπόκεινται στην απαγορευτική αρχή του Πάουλι και στην στατιστική Φέρμι-Ντιράκ.

Σύνοψη των σωματιδίων και των δυνάμεων της σωματιδιακής φυσικής

 Όλα τα στοιχειώδη σωμάτια είναι φερμιόνια ή μποζόνια.Σωμάτια που αποτελούνται από φερμιόνια μπορούν να είναι φερμιόνια (όπως τα βαρυόνια) ή μποζόνια (όπως τα μεσόνια).

 Τα στοιχειώδη σωμάτια που αποτελούν την ύλη είναι φερμιόνια και ανήκουν στα κουάρκ (που σχηματίζουν τα πρωτόνια και τα νετρόνια) ή στα λεπτόνια (όπως τα ηλεκτρόνια).

 Το γεγονός ότι τα ηλεκτρόνια είναι φερμιόνια είναι θεμελιώδες για τη συγκέντρωση του περιοδικού πίνακα των στοιχείων καθώς μπορεί να υπάρχει μόνο ένα ηλεκτρόνιο για κάθε ένα άτομο (μόνο ένα ηλεκτρόνιο για κάθε δυνατό σύνολο κβαντικών αριθμών).Η φύση των ηλεκτρονίων φερμιονίων διέπει επίσης τη συμπεριφορά των ηλεκτρονίων σε ένα μέταλλο που σε χαμηλές θερμοκρασίες, όλες οι χαμηλές ενεργειακές καταστάσεις γεμίζουν σε ένα επίπεδο που ονομάζεται ενέργεια Fermi. 

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ ΦΕΡΜΙΟΝΙΩΝ

α) ηλεκτρόνια,

β) πρωτόνια,

γ) νετρόνια,

δ) κουάρκ,

ε) νετρίνα.

 Ένα παράδειγμα φερμιονίων είναι τα ηλεκτρόνια γύρω από τον πυρήνα του ατόμου,που καταλαμβάνουν τις διαθέσιμες θέσεις στις στοιβάδες.

Ένα τυπικό παράδειγμα φερμιονίων είναι τα ηλεκτρόνια γύρω από τον πυρήνα του ατόμου,που καταλαμβάνουν τις διαθέσιμες θέσεις στις στοιβάδες

 Η απαγορευτική αρχή του Πάουλι ευθύνεται για τη σταθερότητα των ατομικών ηλεκτρονικών στοιβάδων απαραίτητη για την ύπαρξη της χημείας αλλά και γενικότερα για την σταθερότητα της ύλης.

ΣΠΙΝ ΦΕΡΜΙΟΝΙΩΝ

 Το σπιν των φερμιονίων αντί για ημιακέραιο συχνά λέγεται "ημιπεριττό" για να τονιστεί ότι δεν μπορεί να είναι ακέραιο,(το μισό ενός ακεραίου μπορεί και να είναι επίσης ακέραιος).