ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างโบซอนกับเฟอร์มิออนคือโบซอนมีการหมุนเป็นจำนวนเต็มในขณะที่เฟอร์มิออนมีสปินแบบครึ่งจำนวนเต็ม
อนุภาคทั้งหมดที่เราสังเกตเห็นในธรรมชาติมีอยู่สองประเภทคือโบซอนและเฟอร์มิออน เราสามารถแบ่งอนุภาคออกเป็นสองกลุ่มนี้ตามการหมุนของอนุภาค ดังนั้นเราจึงเรียกมันว่า "การจัดประเภทสปิน" อนุภาคทั้งหมดมีการหมุนหรือ “โมเมนตัมเชิงมุมที่แท้จริง”
โบซอนคืออะไร
โบซอนเป็นอนุภาคประเภทหนึ่งที่มีการหมุนจำนวนเต็ม ดังนั้น อนุภาคเหล่านี้จึงไม่ถูกจำกัดโดยหลักการกีดกันของ Pauli เราสามารถอธิบายการกระจายพลังงานของอนุภาคเหล่านี้โดยใช้สถิติของ Bose-Einstein
รูปที่ 01: ฟังก์ชันคลื่นสมมาตรของโบซอน
ตัวอย่างของโบซอน ได้แก่ อนุภาคพื้นฐาน เช่น โฟตอน กลูออน เป็นต้น ซึ่งรวมทั้งอนุภาคมูลฐานและอนุภาคประกอบ เช่น มีซอน ลักษณะสำคัญประการหนึ่งของอนุภาคเหล่านี้คือไม่จำกัดจำนวนอนุภาคที่อยู่ในสถานะควอนตัมเดียวกัน Bosons ถูกเรียกว่า "ผู้ให้บริการบังคับ" เนื่องจากเหตุผลนี้ ยิ่งกว่านั้นยังทำหน้าที่เป็นกาวที่ยึดเรื่องเข้าด้วยกัน นอกจากนี้ ฟังก์ชันคลื่นซึ่งอธิบายคอลเลกชั่นของโบซอนจะต้องสมมาตรเมื่อเทียบกับการแลกเปลี่ยนอนุภาคที่เหมือนกัน
เฟอร์มิออนคืออะไร
เฟอร์เมียนเป็นอนุภาคชนิดหนึ่งที่มีการหมุนครึ่งจำนวนเต็ม ดังนั้น พวกเขาจึงถูกจำกัดโดยหลักการกีดกันของ Pauliไม่เหมือนกับโบซอน เฟอร์มิออนสองตัวไม่สามารถครอบครองสถานะควอนตัมเดียวกันได้ในเวลาเดียวกัน หากเฟอร์มิออนหลายตัวมีการกระจายความน่าจะเป็นเชิงพื้นที่เท่ากัน อย่างน้อยสปินของแต่ละเฟอร์เมียนก็แตกต่างกัน นอกจากนี้ เฟอร์มิออนยังเป็นอนุภาคที่ประกอบเป็นสสาร
รูปที่ 02: ฟังก์ชันคลื่นต้านสมมาตรของ Fermions
ตัวอย่างเฟอร์มิออน ได้แก่ อิเล็กตรอน โปรตอน และนิวตรอน นอกจากนี้ ฟังก์ชันคลื่นที่อธิบายคอลเลกชั่นของเฟอร์มิออนจะต้องไม่สมมาตรเมื่อเทียบกับการแลกเปลี่ยนอนุภาคที่เหมือนกัน
โบซอนกับเฟอร์มิออนต่างกันอย่างไร
โบซอนและเฟอร์มิออนเป็นอนุภาคสองกลุ่ม ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างโบซอนและเฟอร์มิออนคือโบซอนมีการหมุนเป็นจำนวนเต็มในขณะที่เฟอร์เมียนมีสปินครึ่งจำนวนเต็มนอกจากนี้ ฟังก์ชันคลื่นของโบซอนจะสมมาตร ในขณะที่ฟังก์ชันคลื่นของเฟอร์มิออนนั้นไม่สมมาตร
ยิ่งไปกว่านั้น อนุภาคโบซอนไม่ได้ถูกจำกัดโดยหลักการกีดกันของ Pauli แต่เฟอร์มิออนถูกจำกัดด้วย นอกจากนั้น ในสถานะควอนตัมเดียวกัน อนุภาคโบซอนสองตัวสามารถครอบครองได้ในเวลาเดียวกัน แต่เฟอร์มิออนไม่สามารถครอบครองสถานะควอนตัมเดียวกันได้ในเวลาเดียวกัน ดังนั้น นี่จึงเป็นข้อแตกต่างที่สำคัญระหว่างโบซอนและเฟอร์มิออน ตัวอย่างโบซอน ได้แก่ โฟตอน กลูออน อะตอมของฮีเลียม ฯลฯ ในขณะที่ตัวอย่างเฟอร์มิออน ได้แก่ อิเล็กตรอน โปรตอน ควาร์ก นิวตรอน เป็นต้น
ภาพด้านล่างแสดงคำอธิบายเพิ่มเติมเกี่ยวกับความแตกต่างระหว่างโบซอนและเฟอร์มิออน
สรุป – Bosons vs Fermions
อนุภาคทั้งหมดที่เรารู้จักสามารถแบ่งออกเป็นสองกลุ่มคือโบซอนและเฟอร์มิออน ขึ้นอยู่กับการหมุนของอนุภาค ข้อแตกต่างที่สำคัญระหว่างโบซอนกับเฟอร์มิออนคือโบซอนมีการหมุนเป็นจำนวนเต็ม ในขณะที่เฟอร์เมียนมีการหมุนจำนวนเต็มครึ่งจำนวน