Согласно современной квантовой теории все элементарные и сложные частицы, а также квазичастицы разделяются на два класса - фермионы и бозоны.
К фермионам относятся электроны, протоны, нейтроны и все другие частицы, имеющие полуцелые проекции спина, т.е. LSZ=±(2n+1) /2 , где n=0, 1, 2 ... - целые числа. Напомним, что спин (spin) LS - это собственный момент импульса частиц, имеющий квантовую природу.
К бозонам относятся фотоны, некоторые ядра атомов, квазичастицы: фононы, магноны, плазмоны, экситоны. Все они имеют проекцию спина либо равную нулю, либо равную целому числу , т.е. LSZ=±n . Фермионы и бозоны имеют различные свойства.
Фермионы
Они подчиняются принципу Паули - в одном квантовом состоянии может находится не более одного фермиона (или в одном квантовом состоянии может находиться только один фермион). Т.е. фермионы - индивидуалисты. Система фермионов описывается распределением Ферми-Дирака: среднее число фермионов < ni>, приходящееся на одно квантовое состояние с данной энергией Еi
< ni>= , (1)
где k - постоянная Больцмана, Т - термодинамическая температура, μ - химический потенциал.
Поясним физический смысл химического потенциала. Известно, что первое начало термодинамики для системы с переменным числом частиц N имеет вид
δQ=dU+δA-μdN ... остальная часть текста, формулы, таблицы, изображения скрыты