Fermion
Un fermion est une catégorie de particules élémentaires. Elles sont très petites et très légères. On peut considérer les fermions comme les éléments constitutifs de la matière car les atomes sont constitués de fermions. Paul Dirac les a nommés fermions en l'honneur d'un célèbre scientifique appelé Enrico Fermi.
Un électron (une particule chargée) est un fermion, mais un photon (la particule de rayonnement
électromagnétique) ne l'est pas. Les nombres de spin des fermions sont 1/2, 3/2, 5/2, etc. Comme leur spin n'est pas un nombre entier, ils suivent le principe d'exclusion de Pauli : deux fermions ne peuvent pas partager un état quantique (qui inclut la position dans l'espace), s'ils ont les mêmes nombres quantiques, comme le spin. En d'autres termes, les fermions peuvent entrer en collision les uns avec les autres. Ce comportement ne se retrouve pas dans l'autre classe de particules élémentaires appelées bosons : vous pouvez avoir plusieurs bosons, par exemple des photons, au même endroit et au même moment. Le mouvement des fermions suit les statistiques de Fermi-Dirac.
La plupart des fermions connus ont un spin de 1/2. Un exemple de type de fermion ayant un spin de 1/2 est l'électron. L'électron appartient à un groupe de fermions appelés leptons.
Les fermions fondamentaux (les fermions qui ne sont constitués de rien d'autre) sont soit des quarks, soit des leptons. Il existe 6 types différents de quarks (appelés "saveurs") et 6 types différents de leptons. Voici leurs noms :
- Quarks - haut, bas, charme, étrange, haut, bas
- Leptons - électron, muon, tau, neutrino de l'électron, neutrino du muon, neutrino du tau
Chacun de ces fermions est également associé à une antiparticule, ce qui fait qu'il existe au total 24 fermions fondamentaux différents. L'antiparticule est similaire à la particule originale, mais avec une charge électrique opposée. Les quarks "up", "charm" et "top" ont une charge électrique de +2/3. Leurs anti-particules ont une charge de -2/3 (anti-up, anti-charm, anti-top). Les trois autres quarks (bas, étrange et inférieur) ont une charge de -1/3, et leurs antiparticules ont une charge de +1/3. Les leptons de l'électron, du muon et du tau ont tous une charge de -1, et leurs antiparticules (antiélectron ou "positron", anti-muon, anti-tau) ont une charge de +1. Tous les neutrinos et anti-neutrinos ont une charge de 0. La principale différence entre les quarks ou les leptons ayant la même charge est leur masse.
La contrepartie supersymétrique de tout fermion est appelée "sfermion".
Questions et réponses
Q : Qu'est-ce qu'un fermion ?
R : Un fermion est une catégorie de particules élémentaires qui sont très petites et légères. On peut les considérer comme les blocs de construction de la matière car les atomes en sont constitués.
Q : Qui les a nommés fermions ?
R : Paul Dirac les a nommés fermions en l'honneur du célèbre scientifique Enrico Fermi.
Q : Un électron est-il un fermion ?
R : Oui, un électron (une particule chargée) est un type de fermion.
Q : Deux fermions peuvent-ils partager le même état quantique ?
R : Non, parce que leur nombre de spin n'est pas un nombre entier, ils suivent le principe d'exclusion de Pauli qui stipule que deux fermions ne peuvent partager le même état quantique s'ils ont les mêmes nombres quantiques tels que le spin.
Q : Combien de fermions fondamentaux différents existe-t-il ?
R : Il existe 24 fermions fondamentaux différents - 6 quarks et 6 leptons plus leurs antiparticules associées.
Q : Quelle est la différence entre des quarks ou des leptons ayant la même charge ?
R : La principale différence entre les quarks ou les leptons ayant la même charge est leur masse.
Q : Qu'est-ce qu'un sfermion ? R : La contrepartie supersymétrique de tout fermion est appelée un "sfermion".
