Tofauti kuu kati ya matiti na fermions ni kwamba matiti huwa na msokoto kamili ilhali fermions huwa na msokoto wa nusu-jumla.
Chembechembe zote tunazoziona katika maumbile huja katika aina mbili kama bosons na fermions. Tunaweza kugawanya chembe katika vikundi hivi viwili kulingana na mzunguko wa chembe. Kwa hiyo, tunaiita "uainishaji wa spin". Chembe chembe zote zina mzunguuko au "kasi ya asili ya angular".
Bosons ni nini?
Mifupa ni aina ya chembe zilizo na msokoto kamili. Kwa hivyo, chembe hizi hazizuiliwi na kanuni ya kutengwa ya Pauli. Tunaweza kuelezea usambazaji wa nishati wa chembe hizi kwa kutumia takwimu za Bose-Einstein.
Kielelezo 01: Ulinganifu wa Mawimbi ya Mifupa
Baadhi ya mifano ya bosoni ni pamoja na chembe msingi kama vile fotoni, gluoni, n.k. Inajumuisha chembe za msingi na chembe za mchanganyiko, yaani mesoni. Sifa moja muhimu ya chembe hizi ni kwamba hazizuii idadi ya chembe zinazochukua hali sawa ya quantum. Bosons huitwa "wabebaji wa nguvu" kwa sababu hii. Zaidi ya hayo, hufanya kama gundi inayoshikilia jambo pamoja. Zaidi ya hayo, kipengele cha mawimbi kinachoelezea mkusanyo wa viunga, lazima kiwe linganifu kuhusiana na ubadilishanaji wa chembe zinazofanana.
Fermions ni nini?
Fermions ni aina ya chembe zenye msokoto wa nusu-jumla. Kwa hivyo, wamebanwa na kanuni ya kutengwa ya Pauli. Tofauti na bosons, fermions mbili haziwezi kuchukua hali sawa ya quantum kwa wakati mmoja. Ikiwa fermions nyingi zina usambazaji sawa wa uwezekano wa anga, basi angalau spin ya kila fermion ni tofauti kutoka kwa kila mmoja. Aidha, fermions ni chembe zinazounda jambo.
Kielelezo 02: Kazi ya Mawimbi ya Antisymmetric ya Fermions
Mifano ya fermions ni pamoja na elektroni, protoni na neutroni. Zaidi ya hayo, kipengele cha mawimbi kinachoelezea mkusanyo wa fermions lazima kiwe na ulinganifu kuhusiana na ubadilishanaji wa chembe zinazofanana.
Nini Tofauti Kati ya Bosons na Fermions?
Mifupa na fermions ni makundi mawili ya chembe. Tofauti kuu kati ya bosons na fermions ni kwamba bosons ina integer spin ambapo fermions na nusu-jumla spin. Zaidi ya hayo, utendaji wa mawimbi ya vifuani ni ulinganifu ilhali utendaji wa mawimbi ya fermions ni antisymmetric.
Aidha, chembe za bosons hazizuiliwi na Kanuni ya Kutengwa ya Pauli, lakini fermions huzuiwa. Mbali na hayo, katika hali sawa ya quantum, chembe mbili za boson zinaweza kuchukua wakati huo huo, lakini fermions haiwezi kuchukua hali sawa ya quantum kwa wakati mmoja. Kwa hiyo, hii pia ni tofauti kubwa kati ya bosons na fermions. Baadhi ya mifano ya bosoni ni pamoja na fotoni, gluoni, atomi za heliamu, n.k. ilhali kwa fermions mifano ni pamoja na elektroni, protoni, quark, neutroni, n.k.
Mchoro wa maelezo hapa chini unaonyesha maelezo zaidi kuhusu tofauti kati ya matiti na fermions.
Muhtasari – Bosons vs Fermions
Chembechembe zote tunazojua zinaweza kugawanywa katika vikundi viwili kama bosons na fermions, kulingana na msokoto wa chembe. Tofauti kuu kati ya bosons na fermions ni kwamba bosons ina integer spin, ambapo fermions na nusu integer spin.
