全同粒子和非全同粒子

费米子自旋为什么是半整数?

费米子自旋为什么是半整数?

自旋半整数的为费米子。
逻辑概念是先有全同粒子的概念,全同粒子的哈密顿量具有交换不变性。对于全同粒子,交换对称的是玻色子,交换反对称的是费米子。
对于费米子,状态相同的粒子单态波函数,无法构建出符合费米子要求(交换反对称)的整体波函数,即在费米子体系中不存在两个相同状态的粒子,这就是泡利不相容原理。

什么是全同粒子?

全同粒子是指具有完全相同内禀属性的粒子。 自然界中存在不同种类的粒子,如电子、 质子 、中子、光子、π介子 等。它们可以是基本粒子,也可以是由基本粒子构成的复合粒子(如α粒子)。
以电子为例,不管其来源如何,根据实验测定 ,每个电子的静止质量均为me9.109534(±47)×10-31 Kg ,电荷为-e [e1.6021892 (± 46)×10-19C],自旋为/2。每一种粒子各自具有特定的内禀属性,包括 静质量、电荷、自旋、磁矩、寿命等。量子力学中把属于同一类的具有完全相同的内禀属性的粒子称为全同粒子。

名字相同的粒子有哪些不同?

在量子力学里,有「全同粒子」的概念,所谓「全同粒子」,是说这些粒子在基本性质方面(例如质量、电荷、自旋等等)完全相同,例如我们说电子的电荷时,不会说「某个特定电子的电荷」,这就是因为所有的电子都有着相同的电荷。当两个相同的粒子的波函数存在交叠的时候,我们甚至无法区分这二者,例如当我们让一个电子射入一块金属,我们将再也没有办法找到我们射入的「那一个电子」,因为它与固体里的其它电子出现了波函数的交叠,它们已经不能被区分。
不过,在某些语言表达不够准确的场合,也可能出现同一个名称代指多种例子的情况,例如:
(1)要非常注意正反物质之间的区别,例如一个「正电子」就并不是电子,而是电子的反物质粒子,它带着正电,这时候表面上看起来它的名字跟电子相同,但其实区别巨大。
(2)另外在某些时候,如果我们希望用概括的方法描述一类粒子的时候,那么这些粒子之间可能是有区别的。例如我们可以把质子和中子概括为「核子」,把 u,d,t,b,c,s 六种夸克概括为「夸克」(如下图所示,图来自于维基百科),把电子中微子、μ子中微子和τ子中微子概括为「中微子」(如下图所示),这时候,我们所说的粒子可能是有区别的,例如两个核子可能一个是质子,一个是中子,而两个中微子则可能是一个是电子中微子、一个是μ子中微子。