Fermió

De Viquipèdia
Dreceres ràpides: navegació, cerca

Un fermió és aquella partícula que compleix l'estadística de Fermi-Dirac, i per tant el principi d'exclusió de Pauli, segons el qual dos fermions idèntics no poden ocupar un estat quàntic, al mateix temps. Els fermions tenen espín fraccionari. Són fermions els leptons, i els quarks. Rep el nom en honor al físic italià Enrico Fermi.


Els leptons[modifica | modifica el codi]

Nom Càrrega Massa(GeV)
Electró -1 0,000511
Neutrí electrònic 0 ~0
Muó -1 0,1056
Neutrí muònic 0 ~0
Tauó -1 1,777
Neutrí tauònic 0 ~0

La primera família de leptons està formada per l'electró, el positró i el neutrí. L'electró té càrrega elèctrica negativa de -1.6 × 10-19 coulombs i massa de 9.10 × 10-31 kg. Es representa habitualment com a e-. El positró, l'antipartícula (simetria C, de càrrega) de l'electró té la mateixa massa, i càrrega positiva. Es representa per e+. El neutrí, segons els últims experiments de detecció de neutrins solars, tindria massa, encara que aquesta no s'ha pogut determinar amb precisió fins avui, i seria petita. Aquests leptons, juntament amb els quarks u, d, formen el primer de tres grups de partícules, o generacions. Les altres generacions només es diferencien d'aquesta en la massa. A la segona família el leptó similar a l'electró és el muó, i l'anàleg del neutrí és el neutrí muònic. A la tercera generació la partícula similar a l'electró és el tau. Al neutrí li correspon el neutrí tauònic.

A part dels leptons podem parlar dels quarks.

Els quarks[modifica | modifica el codi]

Nom Càrrega Massa (MeV)
Amunt Up (u) +2/3 entre 1,5 i 4,5 1
Avall Down (d) -1/3 entre 5 i 8,5 1
Encantat Charm / Centre (c) +2/3 entre 1.000 i 1.400
Estrany Strange / Sideways (s) -1/3 entre 80 i 155
Top / Truth (t) +2/3 174.300 ± 5.100
Bottom / Beauty (b) -1/3 entre 4.000 i 4.500

Els quarks amunt (u, de l'anglès "up"), avall (d, de l'anglès "down") componen el protó (uud), i el neutró (udd), i els altres hadrons. Es creu que només poden existir en grups de dos, o tres (o més recentment cinc). Es diferencien dels leptons per que tenen càrregues de +2/3, o -1/3 (-2/3, o +1/3 els antiquarks. Tots el quarks tenen un espín de ½ ћ. La segona generació està formada pels quarks encant (c de l'anglès "charm", o "centre"), estrany (s de l'anglès "strange", o "sideways"). La tercera és la que formen el quark cim (t de "top", o "truth"), i fons (b de "botton", o "Beauty").

Les estimacions de les masses dels quarks u, i d, són objecte de controvèrsia, i encara s'investigen, de fet, hi ha autors que suggereixen que el quark u podria essencialment no tenir massa.

Fermions composts[modifica | modifica el codi]

Les partícules compostes, com els àtoms i les molècules, poden ser fermions o bosons. Els fermions estan composts per un nombre senar de fermions, mentre que els bosons tenen un nombre parell. El 6Liti, per exemple, és un fermió compost, mentre que el 7Liti és un bosó compost. A temperatures ordinàries els dos isòtops tenen les mateixes propietats, però a temperatures molt baixes apareixen propietats quàntiques completament diferents. Quan el 7Liti es refreda es converteix en un condensat de Bose-Einstein. Quan un gas de fermions, per exemple un format per 6Liti, es refreda per davall de la temperatura de Fermi apareix un gas de Fermi degenerat, en el que els àtoms s'agrupen en parells de Cooper.

Bibliografia[modifica | modifica el codi]

Gases de Fermi atrapados ópticamente. John E. Thomas i Michael E. Gehm. Investigación y Ciencia Març 2005. Barcelona.