Fermiyonlar, maddeyi oluşturan parçacıklardır. Elektronlar, protonlar, nötronlar ve kuarklar hepsi fermiyondur. İki fermiyonun aynı kuantum durumunu işgal edemeyeceğini söyleyen Pauli dışlama ilkesine uyarlar. Bu kural, atomların neden yapıya sahip olduğunu, elektronların neden belirli bir sırayla kabukları doldurduğunu ve maddenin neden tek bir yoğun kütleye dönüşmediğini açıklar. Fermiyonların spinleri 1/2 veya 3/2 gibi yarı tam sayıdır. Buna karşılık, bozonların spinleri tam sayıdır ve aynı duruma yığılabilirler.

Dışlama ilkesinin derin sonuçları vardır. Beyaz cüce yıldızların ve nötron yıldızlarının kendi çekim kuvvetleri altında çökmemesinin nedeni budur. Elektronlar veya nötronlar, hepsi aynı durumda bulunamadıkları için sıkıştırmaya direnç gösterirler. Bu dirence dejenerasyon basıncı denir. Fermiyonlar iki türdedir: güçlü kuvveti hisseden kuarklar ve hissetmeyen leptonlar. Kuarklar birleşerek proton ve nötronları oluşturur. Leptonlar arasında elektronlar, müonlar ve nötrinolar bulunur. Her fermiyonun zıt yüklü bir karşı parçacığı vardır. Fermiyon kelimesi, onları tanımlayan istatistikleri geliştiren Enrico Fermi'nin adını taşır.

Fermiyon gerçekleri

• Madde parçacıkları. Elektronlar, protonlar, nötronlar, kuarklar.
• Spin. Yarım tamsayı, 1/2 gibi.
• Dışlama ilkesi. Aynı kuantum durumunda iki tane olamaz.
• Dejenerasyon basıncı. Beyaz cüceleri ve nötron yıldızlarını destekler.
• Türler. Kuarklar ve leptonlar.

Fermiyonlar bozonlarla aynı şey değildir. Fermiyonlar maddeyi oluşturur. Bozonlar ise kuvvetleri taşır.