PARÇACIK FİZİĞİNDE FERMİYON
(Parçacık fiziği temel parçacıkları)
Parçacık fiziğinde bir fermiyon, Fermi Dirac istatistiklerinin kurallarına uyan bir parçacık türüdür. Bu fermiyonların 1/2, -1/2, -3/2 gibi rasyonel sayı değeri içeren bir kuantum spini vardır. (Buna kıyasla, 0, 1, -1, -2, 2, vb. gibi tamsayı bir spinine sahip olan, bozon denilen başka türde parçacıklar da vardır.)
Fermiyonlara bazen madde parçacıkları denir, çünkü bunlar, dünyamızda, protonlar, nötronlar ve elektronlar da dahil olmak üzere, fiziksel madde olarak düşündüğümüz şeylerin çoğunu oluşturan parçacıklardır.
Fermiyonlar ilk olarak, 1922'de Niels Bohr tarafından önerilen atomik yapıyı nasıl açıklayacağımı anlamaya çalışırken, 1925'te fizikçi Wolfgang Pauli tarafından öngörülmüştür. Bohr deneysel kanıtları, elektronların atom çekirdeği çevresinde hareket etmesi için sabit yörüngeleri oluşturan elektron kabuklarını içeren bir atom modeli oluşturmak için kullanmıştı. Bu, kanıtlarla çok iyi uyuşmuş olmasına rağmen, bu yapının istikrarlı olmasının özel bir nedeni yoktu ve Pauli'nin ulaşmaya çalıştığı açıklama budur. Pauli, bu elektronlara kuantum sayıları (daha sonra kuantum spin olarak adlandırılmış olsaydınız) atayarak, elektronlardan hiçbirinin tam olarak aynı durumda olamayacağı anlamına gelen bir tür prensip varmış gibi göründüğünü fark etti. Bu kural Pauli Dışlama Prensibi olarak bilinir.
Enrico Fermi ve Paul Dirac, 1926'da görünüşte çelişkili görünen elektron davranışının diğer yönlerini bağımsız olarak anlamaya çalıştılar ve bunu yaparken elektronlarla daha kapsamlı bir istatistiksel yöntem kurdular.
Fermi sistemi ilk geliştirmiş olmasına rağmen, her ikisi de sonuca çok yakındı ve her ikisi de bu konu üzerinde çok çalışmışlardı. Parçacıklar ismini fermi den almasına rağmen istatiksel metodda her ikisinin adı geçer.
Güneşteki (ve diğer tüm yıldızlardaki) fermiyonlar yoğun yerçekimi kuvveti altında birlikte çöker, ancak Pauli Dışlama İlkesi yüzünden tam anlamıyla çökmezler.
Sonuç olarak, yıldız maddesinin yerçekimi çöküşüne karşı iten bir basınç oluşturur. Bu, sadece gezegenimizi değil, evrenimizin geri kalan kısmındaki enerjinin büyük bir kısmını besleyen güneş enerjisi ısısını üretir ve yıldızların nükleosentezi ile tanımlanan ağır elementlerin oluşumunu sağlar. İki katagoriye giren 12 tane temel fermiyon (fermiyonlardan daha küçük parçacıklardan oluşmaz) bulunur.
KUARKLAR - Kuklalar, protonlar ve nötronlar gibi hadronları oluşturan parçacıklardır. 6 ayrı kuark türü vardır:
LEPTONLAR - 6 çeşit lepton var:
Bu parçacıklara ek olarak, Supersimetri teorisi, her Bosonun şimdiye kadar keşfedilmemiş bir Fermiyonik karşılığa sahip olacağını öngörür. 4 ila 6 temel Boson olduğu biliniyor ve eğer süper simetri doğru ise 4 ila 6 Boson daha olması gerekir. Muhtemelen Bosonlar aşırı kararsız oldukları için farklı formlara çökmüş olabilirler. Temel Fermiyonların ötesinde, Fermiyonları bir araya getirerek (muhtemelen Boson ile birlikte) rasyonel sayı bir spinle sonuçta bir parçacık elde etmek için başka bir Fermiyon sınıfı oluşturulabilir. Bazı temel matematiksel hesaplamalar gösterir ki tek sayıdaki fermiyonlar rasyonel spinleri yüzünden fermiyonun kendisi olacaktır, şu şekilde örnek verebiliriz;
Hazırlayan: Celal DEMİRTAŞ