Фермионы — это частицы, из которых состоит материя. Электроны, протоны, нейтроны и кварки — все это фермионы. Они подчиняются принципу Паули, который гласит, что никакие два фермиона не могут занимать одно и то же квантовое состояние. Именно это правило объясняет, почему атомы имеют структуру, почему электроны заполняют оболочки в определенном порядке и почему материя не коллапсирует в одно плотное пятно. Фермионы имеют полуцелый спин, например, 1/2 или 3/2. Бозоны, напротив, имеют целочисленный спин и могут находиться в одном и том же состоянии.

Принцип исключения имеет глубокие последствия. Именно поэтому белые карлики и нейтронные звезды не коллапсируют под действием собственной гравитации. Электроны или нейтроны сопротивляются сжатию, потому что они не могут все находиться в одном и том же состоянии. Это сопротивление называется давлением вырождения. Фермионы бывают двух типов: кварки, которые испытывают сильное взаимодействие, и лептоны, которые его не испытывают. Кварки объединяются, образуя протоны и нейтроны. К лептонам относятся электроны, мюоны и нейтрино. Каждый фермион имеет античастицу с противоположным зарядом. Слово «фермион» дано в честь Энрико Ферми, который разработал статистику, описывающую фермионы.

Факты о фермионах

• Частицы материи. Электроны, протоны, нейтроны, кварки.
• Spin. Полуцелое число, например, 1/2.
• Принцип исключения. Два человека не могут находиться в одном и том же квантовом состоянии.
• Давление вырождения. Поддерживает белые карлики и нейтронные звезды.
• Types. Кварки и лептоны.

Фермионы — это не то же самое, что бозоны. Фермионы составляют материю. Бозоны переносят силы.