Techniklexikon

Fermionen

Teilchenphysik, Fermi-Teilchen, die Gruppe der Elementarteilchen mit halbzahligem Spin, die der Fermi-Dirac-Statistik gehorchen. Gemäss dem Standardmodell der Elementarteilchen bilden Fermionen, nämlich die Leptonen (z.B. Elektronen und Neutrinos) und die Quarks, die Bausteine aller Materie, während die fundamentalen Wechselwirkungen durch bosonische Austauschteilchen (Eichbosonen) vermittelt werden. Auch die aus drei Quarks zusammengesetzten Baryonen wie z.B. Neutron und Proton (Elementarteilchen) zählen zu den Fermionen.

Das Spin-Statistik-Theorem trennt fundamental zwischen Teilchen mit halbzahligem und ganzzahligem Spin. Fermionen werden in der Quantentheorie durch Wellenfunktionen beschrieben, die bezüglich des Austausches zweier Teilchen antisymmetrisch sind, d.h. bei einem solchen Austausch ihr Vorzeichen wechseln; im Gegensatz dazu haben Bosonen in dieser Hinsicht symmetrische Wellenfunktionen. Eine Folge der Antisymmetrie der Wellenfunktionen ist das Pauli-Prinzip, nach dem sich niemals zwei oder mehr Fermionen im gleichen Quantenzustand befinden, also in ihren sämtlichen Quantenzahlen übereinstimmen können.