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최근 수정 시각 : 2023-10-02 17:06:09

페르미온


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페르미온 보손
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W/Z 보손
주요 성질 스핀 · · 맛깔 }}}}}}}}}


1. 개요

fermion

스핀이 (2n-1)/2 꼴( 반정수)인 입자로, 스피너를 통해 나타낸다.

이 입자는 파울리 배타 원리를 따르므로, 여러 입자가 동일한 상태에 겹쳐있을 수 없다. 이에 따라 페르미온은 페르미 - 디랙 분포를 따른다.

페르미온에는 강력의 영향을 받는 쿼크와 받지 않는 렙톤이 있으며 모여서 원자나 중간자같은 물질들을 구성한다. 페르미온에 속하는 입자들은 게이지 보존들을 주고받으며 상호작용을 한다.

모든 입자들은 보손( 스칼라 보손 게이지 보손)이나 페르미온 둘 중 하나이다. 여기서의 입자는 소립자만을 말하지 않고 원자 이하의 입자들을 말한다. 메손은 쿼크로 이뤄져 있지만 스핀이 정수이므로 보손으로 취급한다.[1]

스핀 (2n-1)/2에서 n=1이면 스핀 1/2로서, 이것이 곧 양자역학에서 주구장창 배우게 되는 "spin-1/2" 계에 해당하고, 대표적인 two-state 상태계이다.

2. 종류

2.1. 기본 입자

2.1.1. 쿼크

강한 상호작용(강력)의 영향을 받는 입자로, 질량에 따라 3세대로 나누었으며, 각 세대에는 전하가 +2/3인 쿼크와 -1/3인 쿼크가 있어 전부 합쳐 6종류가 존재하며, 반입자인 반쿼크들까지 합치면 총 12종류가 존재한다. 스핀이 전부 1/2이며 맛깔이라는 특성이 있다. 자세한 것은 문서 참조.

2.1.2. 렙톤

강한 상호작용(강력)의 영향을 받지 않는 입자로, 전하량이 -1인 하전 입자가 3가지 있으며 각 하전 입자에 상응하는 종류의 전하량이 없는 중성미자가 있어 6종류가 존재하며, 반입자[2]들까지 합치면 총 12종류가 존재한다. 쿼크와 마찬가지로 스핀이 1/2이다. 자세한 것은 문서 참조.
2.1.2.1. 전자
2.1.2.2. 양전자
2.1.2.3. 뮤온
2.1.2.4. 타우온
2.1.2.5. 중성미자

2.2. 복합 입자

2.2.1. 바리온

강입자 중 쿼크 3개가 뭉쳐서 만들어진 것. 현재 발견된 것은 총 160여종이다. 문서 참고.

2.2.2. 메손

강입자 중 쿼크 2개가 뭉쳐서 만들어진 것. 대표적으로 중간자가 있다.

2.2.3. 펜타쿼크

바리온 메손의 결합체.
파일:상세 내용 아이콘.svg   자세한 내용은 펜타쿼크 문서
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2.2.4. 원자핵

삼중수소나 헬륨-3 등의 원자핵은 페르미온에 해당한다.

2.2.5. 원자

중성 헬륨-3 원자를 비롯하여 일부 원자들은 페르미온에 해당한다.

2.3. 마요라나 페르미온

반입자가 자기 자신인 페르미온. 자세한 내용은 문서 참조.


[1] 정확히 말하자면 복합 보손으로 취급하고 있다. [2] 전하량이 1인 하전 입자 3종, 전하량이 없는 반중성미자 3종