Bosonlar ve fermiyonlar arasındaki temel fark, bozonların tamsayı dönüşüne, fermiyonların ise yarı tamsayıya sahip olmasıdır.
Doğada gözlemlediğimiz tüm parçacıklar bozonlar ve fermiyonlar olmak üzere iki tipte gelir. Parçacıkların spinlerine göre parçacıkları bu iki gruba ayırabiliriz. Bu nedenle buna “spin sınıflandırması” diyoruz. Tüm parçacıkların bir dönüşü veya "iç açısal momentumu" vardır.
Bosonlar nedir?
Bosonlar, tamsayı dönüşü olan bir parçacık türüdür. Bu nedenle, bu parçacıklar Pauli dışlama ilkesi tarafından sınırlandırılmaz. Bu parçacıkların enerji dağılımını Bose-Einstein istatistiklerini kullanarak tanımlayabiliriz.
Şekil 01: Bozonların Simetrik Dalga Fonksiyonu
Bazı bozon örnekleri, fotonlar, gluonlar vb. gibi temel parçacıkları içerir. Hem temel parçacıkları hem de bileşik parçacıkları, yani mezonları içerir. Bu parçacıkların önemli bir özelliği, aynı kuantum durumunu işgal eden parçacıkların sayısını kısıtlamamalarıdır. Bozonlara bu nedenle “kuvvet taşıyıcıları” denir. Ayrıca, maddeyi bir arada tutan yapıştırıcı görevi görürler. Ayrıca, bir bozon koleksiyonunu tanımlayan dalga fonksiyonu, özdeş parçacıkların değiş tokuşuna göre simetrik olmalıdır.
Fermiyon nedir?
Fermiyonlar, yarım tamsayı spinli bir parçacık türüdür. Bu nedenle, Pauli dışlama ilkesi tarafından sınırlandırılırlar. Bozonlardan farklı olarak, iki fermiyon aynı anda aynı kuantum durumunu işgal edemez. Birden fazla fermiyon aynı uzaysal olasılık dağılımına sahipse, en azından her bir fermiyonun dönüşü birbirinden farklıdır. Ayrıca, fermiyonlar maddeyi oluşturan parçacıklardır.
Şekil 02: Fermiyonların Antisimetrik Dalga Fonksiyonu
Fermiyonlara örnek olarak elektronlar, protonlar ve nötronlar verilebilir. Ayrıca, bir fermiyon koleksiyonunu tanımlayan dalga fonksiyonu, özdeş parçacıkların değişimine göre antisimetrik olmalıdır.
Bosonlar ve Fermiyonlar Arasındaki Fark Nedir?
Bosonlar ve fermiyonlar iki parçacık grubudur. Bozonlar ve fermiyonlar arasındaki temel fark, bozonların tamsayı dönüşü, fermiyonların ise yarı tamsayı dönüşüdür. Ayrıca, bozonların dalga fonksiyonu simetrik iken fermiyonların dalga fonksiyonu antisimetriktir.
Ayrıca, bozon parçacıkları Pauli Dışlama İlkesi tarafından kısıtlanmaz, ancak fermiyonlar öyledir. Bunun dışında, aynı kuantum durumunda, iki bozon parçacığı aynı anda işgal edebilir, ancak fermiyonlar aynı kuantum durumunu aynı anda işgal edemezler. Dolayısıyla, bu aynı zamanda bozonlar ve fermiyonlar arasında önemli bir farktır. Bozonlar için bazı örnekler arasında fotonlar, gluonlar, helyum atomları vb. bulunurken, fermiyonlar için örnekler arasında elektronlar, protonlar, kuarklar, nötronlar vb. bulunur.
Aşağıdaki bilgi grafiği, bozonlar ve fermiyonlar arasındaki farkla ilgili daha fazla açıklama gösterir.
Özet – Bozonlar Fermiyonlara Karşı
Bildiğimiz tüm parçacıklar, parçacıkların dönüşlerine göre bozonlar ve fermiyonlar olarak iki gruba ayrılabilir. Bozonlar ve fermiyonlar arasındaki temel fark, bozonların tamsayı dönüşü, fermiyonların ise yarım tamsayı dönüşüdür.
