Fermionen

Fermionen, Sammelbegriff für Elementarteilchen, deren Spin-Quantenzahl halbzahlig ist. (Der Spin ist im Prinzip der Eigendrehimpuls des Teilchens.)

Nach der Quantentheorie kann der Eigendrehimpuls von Teilchen nur bestimmte Werte annehmen, die entweder ein ganzzahliges oder ein halbzahliges Vielfaches von h/2p sind, wobei h dem Planck’schen Wirkungsquantum entspricht. Zu den Fermionen gehören Elektron, Proton und Neutron. Ihr Spin ist ein halbzahliges Vielfaches von h/2p, also beispielsweise ±1/2×h/2p oder ±3/2×h/2p. Im Gegensatz dazu haben die Bosonen (zu denen die Mesonen gehören) eine ganzzahlige Spin-Quantenzahl, z. B. 0 oder ±1. Die Fermionen unterliegen dem so genannten Ausschließungsprinzip, die Bosonen aber nicht. Beispielsweise gehören Photonen zu den Bosonen.

Obwohl zwischen den Bosonen und den Fermionen die bereits genannten Unterschiede bestehen, diskutiert man vor allem in der Elementarteilchenphysik eine Theorie, die quasi eine Beziehung zwischen diesen beiden Gruppen herstellen soll: die so genannte Supersymmetrie. Mit dieser Theorie, die für alle Elementarteilchen gelten soll, versucht man in nichttrivialer Weise die raumzeitliche Symmetrie und die inneren Symmetrien der Naturgesetze zu vereinen. Nach der Supersymmetrie werden Bosonen und Fermionen als Zustände ein und desselben Teilchenmultipletts betrachtet, d. h., für Bosonen gibt es fermionische Gegenstücke und auch umgekehrt. Erste experimentelle Hinweise für dieses bislang nur in der Theorie existierende Modell hat man offenbar 1999 gefunden. Weitere Untersuchungen stehen derzeit noch an.

Siehe auch Große unifizierte Theorien; Eichfeldtheorie; Physik