Fermion

Fermionen (benannt nach Enrico Fermi) sind Teilchen mit einem halbzahligen Spin. Unter den Elementarteilchen gehören die Leptonen (Elektron, Neutrino) und die Quarks zu den Fermionen. Zusammengesetzte Teilchen gehören zu den Fermionen, falls sie aus einer ungeraden Anzahl von Quarks aufgebaut sind. Dazu gehören alle Baryonen wie Proton oder Neutron. Die Fermionen gehorchen der Fermi-Dirac-Statistik. Elementarteilchen sind entweder Fermionen oder Bosonen.

Aus der Fermi-Dirac-Statistik folgt das Pauli’schen Ausschlussprinzip, welches besagt, dass zwei Fermionen nicht gleichzeitig einen identischen Quantenzustand annehmen können. Die Wellenfunktion zweier oder mehrerer gleichartiger Fermionen muss bei Vertauschung zweier Fermionen vollkommen antisymmetrisch sein.

Die Wellenfunktion von Fermionen mit dem Spin 1/2 ändert bei einer Rotation um 360 Grad das Vorzeichen Erst nach einer Rotation um 720 Grad (also zweimal komplett gedreht) ist der Ausgangszustand wieder hergestellt.

Fermionen verhalten sich bei Drehungen wie Spinoren. Die zugehörigen Operatoren müssen der Antikommutator-Relation genügen.