تفاوت اصلی بین بوزون ها و فرمیون ها این است که بوزون ها دارای اسپین عدد صحیح هستند در حالی که فرمیون ها دارای اسپین نیمه صحیح هستند.
تمام ذراتی که در طبیعت مشاهده می کنیم در دو نوع بوزون و فرمیون هستند. بر اساس اسپین ذرات می توانیم ذرات را به این دو گروه تقسیم کنیم. بنابراین، ما آن را "طبقه بندی چرخش" می نامیم. همه ذرات دارای یک اسپین یا "تکانه زاویه ای ذاتی" هستند.
بوزون ها چیست؟
بوزون ها نوعی از ذرات با اسپین عدد صحیح هستند. بنابراین، این ذرات توسط اصل طرد پائولی محدود نمی شوند. می‌توانیم توزیع انرژی این ذرات را با استفاده از آمار بوز-انیشتین توصیف کنیم.
شکل 01: تابع موج متقارن بوزون ها
برخی از نمونه‌های بوزون شامل ذرات بنیادی مانند فوتون‌ها، گلوئون‌ها و غیره است. هم ذرات بنیادی و هم ذرات مرکب، یعنی مزون‌ها را شامل می‌شود. یکی از ویژگی های مهم این ذرات این است که تعداد ذرات را که حالت کوانتومی یکسانی را اشغال می کنند محدود نمی کنند. به همین دلیل به بوزون ها "حامل نیرو" می گویند. علاوه بر این، آنها به عنوان چسبی عمل می کنند که ماده را در کنار هم نگه می دارد. علاوه بر این، تابع موج، که مجموعه‌ای از بوزون‌ها را توصیف می‌کند، باید با توجه به تبادل ذرات یکسان متقارن باشد.
فرمیونها چیست؟
فرمیون ها نوعی ذرات با اسپین نیم صحیح هستند. بنابراین، آنها توسط اصل طرد پائولی محدود شده اند.بر خلاف بوزون ها، دو فرمیون نمی توانند در یک زمان یک حالت کوانتومی را اشغال کنند. اگر فرمیون های متعدد توزیع احتمال مکانی یکسانی داشته باشند، حداقل اسپین هر فرمیون با یکدیگر متفاوت است. علاوه بر این، فرمیون ها ذراتی هستند که ماده را تشکیل می دهند.
شکل 02: تابع موج ضد متقارن فرمیونها
مثال‌هایی برای فرمیونها شامل الکترون‌ها، پروتون‌ها و نوترون‌ها هستند. علاوه بر این، تابع موجی که مجموعه‌ای از فرمیونها را توصیف می‌کند باید با توجه به تبادل ذرات یکسان، ضد متقارن باشد.
تفاوت بین بوزون ها و فرمیون ها چیست؟
بوزون ها و فرمیون ها دو گروه از ذرات هستند. تفاوت اصلی بین بوزون ها و فرمیون ها در این است که بوزون ها یک اسپین عدد صحیح دارند در حالی که فرمیون ها یک اسپین نیمه صحیح دارند.علاوه بر این، تابع موج بوزون ها متقارن است در حالی که تابع موج فرمیون ها ضد متقارن است.
علاوه بر این، ذرات بوزون ها توسط اصل طرد پائولی محدود نمی شوند، اما فرمیون ها محدود هستند. جدای از آن، در یک حالت کوانتومی، دو ذره بوزون می توانند به طور همزمان اشغال کنند، اما فرمیون ها نمی توانند یک حالت کوانتومی را در یک زمان اشغال کنند. بنابراین، این نیز تفاوت قابل توجهی بین بوزون ها و فرمیون ها است. برخی از نمونه‌های بوزون‌ها شامل فوتون‌ها، گلوئون‌ها، اتم‌های هلیوم و غیره است در حالی که برای فرمیونها، نمونه‌هایی مانند الکترون‌ها، پروتون‌ها، کوارک‌ها، نوترون‌ها و غیره است.
گرافیک اطلاعاتی زیر توضیحات بیشتری را در مورد تفاوت بین بوزون ها و فرمیون ها نشان می دهد.
خلاصه - بوزون ها در مقابل فرمیون ها
همه ذراتی که می شناسیم را می توان بر اساس اسپین ذرات به دو گروه بوزون و فرمیون تقسیم کرد. تفاوت اصلی بین بوزون ها و فرمیون ها این است که بوزون ها دارای اسپین عدد صحیح هستند، در حالی که فرمیون ها دارای یک اسپین نیمه صحیح هستند.
