Frage von Christian45764, 36

Fermionen Bosonen?

Hallo Leute

Ich habe mich mit diesem Thema so gut wie garnicht auseinander gesetzt

Was sind Bosonen / Fermionen?
Bestehen Teilchen aus denen ?
Kann es sie auch ohne Teilchen geben also im Weltall?
Sind sie Teilchen?
Und noch viel mehr würde mich interessieren  Danke!

Expertenantwort
von PWolff, Community-Experte für Physik, 8

Bosonen sind Teilchen mit ganzzahligem Spin, Fermionen Teilchen mit halbzahligem Spin (in Einheiten von ℏ).

Beliebig viele Bosonen können gleiche Quantenzahlen aufweisen, aber je 2 gleichartige Fermionen unterscheiden sich in mindestens einer Quantenzahl.

(Wenn du schon mal was von Wellenfunktionen gehört hast: Wellenfunktionen von Bosonen sind "symmetrisch" bzgl. Teilchenaustausch, Wellenfunktionen von Fermionen "antisymmetrisch".)

Alle Teilchen sind entweder Bosonen oder Fermionen. (Im Fall von zusammengesetzten Teilchen natürlich auch ihre Bestandteile.)

Da sie Teilchen sind, kann es sie nicht ohne Teilchen geben. Es kann sie allerdings ohne andere Teilchen geben, also isoliert.

Andere Spins als ganzzahlige Vielfache von ℏ/2 kann es nicht geben. Das hängt damit zusammen, dass der Drehimpuls eine Wirkung ist und Wirkungen nur in Portionen von ganzzahligen Vielfachen von ℏ ausgetauscht werden können.

Helium-4-Atome sind Bosonen, es können sich also beliebig viele von ihnen im selben Quantenzustand aufhalten; Helium-4 bildet bei genügend niedriger Temperatur eine "Suprafluid", das z. B. keine Viskosität besitzt und selbständig aus Gefäßen "hinauskriechen" kann.

Auch Quasiteilchen sind entweder Fermionen oder Bosonen, wie die "Löcher" in Halbleitern (Fermionen) und die Quanten der elastischen Schwingungsmoden ("Schall") in Kristallen ("Phononen") (Bosonen).

Makroskopische Teilchen sind zu schwer, als dass sich diese Quanteneffekte bemerkbar machen.

Bei der Supraleitung bilden je 2 Elektronen ein Quasiteilchen ("Cooper-Paar"), das ein Boson ist.

Antwort
von PatriziaV, 18

Fermionen und Bosonen sind Elementarteilchen.

Fermionen haben halbzahligen und Bosonen ganzzahligen Spin.

Kommentar von Christian45764 ,

Danke für die Antwort!
Das mit dem Spin habe ich schonmal gelesen aber was ist das ?

Kommentar von PatriziaV ,

der Spin ist quasi der Eigendrehimpuls eines Teilchens.

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