Fermión vs Bosones y de partículas frente de onda: hay un enlace?

Question

Estoy confundido ya varios años en este aspecto fundamental de la mecánica cuántica. La teoría cuántica se supone que describe la partícula-onda de la simetría de nuestro mundo. También describe nuestro universo, en el plazo de bosones y fermiones.

Ahora los hechos experimentales:

• Me parece bastante fácil de observar de onda de la partícula de bosones (pensar acerca de fotones por supuesto) mientras que el comportamiento de las partículas es bastante complicado de observar. Usted necesita los estrictos requisitos de la condición experimental para observar la partícula comportamiento de los fotones, por ejemplo.

• Me parece bastante fácil de observar el comportamiento de las partículas de fermiones (pensar acerca de electrones por supuesto) mientras que la onda de comportamiento es bastante complicado de observar. Usted necesita los estrictos requisitos de la condición experimental para observar la onda comportamiento de los electrones, por ejemplo.

Me preguntaba si algunas personas de averiguar la onda-partícula comportamiento en términos de fermión vs bosón de clasificación, o si los anteriores hechos experimentales son solo pura coincidencia.

Tengo que admitir que requeriría una reglamentación menos estricta dicotomía bosón/fermión, tal vez como en las teorías de supersimetría, que no sé lo suficiente. Cualquier comentario es bienvenido.

Answer 1

Nuestro actual mejor la verificación experimental de la teoría, la teoría cuántica de campos, no se basa en la materia objeto de partículas o de ondas - toda la materia se compone de excitaciones en los campos cuánticos. Las interacciones de los campos cuánticos pueden aparecer partícula o como onda, como, por lo que la dualidad onda-partícula es una dualidad en la forma de los campos de interactuar no una dualidad en la materia en sí misma. La dualidad onda-partícula es sólo una consecuencia de la utilización de descripciones aproximadas como la ecuación de Schrödinger, y si nos había descubierto QFT antes de la ecuación de Schrödinger generaciones de estudiantes de física hubiera evitado la confusión.

Así que la dualidad onda-partícula no es hasta el fermión-bosón de distinción. Estás muy correcto que es generalmente experimentalmente duro, a ver que onda el comportamiento de los fermiones, pero esto es porque es difícil hacer coherentes las ondas de cualquier masiva de partículas y conocidos en todos los fermiones son enormes. Sería igual de duro, a ver que onda el comportamiento de los bosones, aunque el curso se realiza de forma rutinaria con los bosones como los átomos o incluso buckyballs.

Como Vibert señala, no es difícil ver de partículas como el comportamiento de los fotones que con los electrones.

Answer 2

Algunas observaciones sobre las dos afirmaciones:

"Usted necesita los estrictos requisitos de la condición experimental para observar la partícula el comportamiento de los fotones, por ejemplo."

Creo que no es necesario mirar muy lejos. Conteo de fotones es bastante común en la física experimental. Y usted probablemente sabe acerca del experimento de doble rendija, donde conseguir los patrones de interferencia - cuando el fotón golpea la pantalla, que de partícula en el comportamiento. (O cuando un fotón golpea el ojo y la observas.) También, muchos de los "real" de las partículas son bosones - cualquier átomo con un número par de fermiones es uno. El rubidio-87 podría ser el más famoso compuesto bosón, ya que se utiliza para hacer de Bose-Einstein condensados, pero estos compuestos de bosones se comportan como cualquier otra partícula de materia.

"Usted necesita los estrictos requisitos de la condición experimental para observar la onda el comportamiento de los electrones, por ejemplo."

Esa declaración es más cierto, y no ayuda a que todos los fermiones que sabemos son enormes. Por supuesto, hay muchas histórica de los experimentos [experimento de doble rendija para los electrones, o http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/quantum/davger2.html o microscopía electrónica de barrido para un ejemplo más moderno de difracción de electrones] pero parece ser que busca más la evidencia práctica. ¿Qué acerca de los neutrinos? Para todos los intentos y propósitos, los neutrinos se propagan a través del espacio como ondas planas, oscilando lentamente entre las diferentes sabores.

Answer 3

El comportamiento ondulatorio de las partículas como los electrones y los neutrones (si fermiones o bosones en su spin caracterización) puede ser explicado clásico también. La interacción electromagnética fuerza que se manifiesta como f=k/r^2, tiene un comportamiento asintótico de f=k r, i.e un espacio de la fuerza del muelle, cuando las fuerzas involucradas son grandes y el desplazamiento r es muy pequeña.. es decir, cuando tenemos una partícula en un estado unida a.. este va a incluir libremente cargada así como neutro dipolo partículas. El resultado de esto es que todo el espacio alrededor de una rendija, por ejemplo, es gobernado por un campo de fuerza que tiene una onda de características.. de Esta manera, la partícula está guiada por un campo que resulta en un comportamiento ondulatorio y la interferencia en la pantalla. Para ver esto, tomar tres, igualmente espaciados, partículas en una línea. Fijar el exterior de las dos partículas se mueven en el medio de una muy pequeña distancia. Suponiendo que es igualmente atraído por las dos exteriores partículas de encontrar la fuerza neta sobre ella y verá que es una kx, donde x es el desplazamiento normal a la línea que une los tres. Para hacer algo más elaborado como una prueba, utilice k/r^2 de la fuerza, luego de fuego individuales de partículas cargadas en un muro de partículas cargadas con una brecha para representar la rendija y verá la interferencia cuando se recoge en una pantalla. No sólo esto, cuando lo hice, me encontré con que usted puede conseguir la condición de "reflexión total" de los electrones a pesar de la presencia de la brecha.. al igual que las olas y también la desaparición de la figura de interferencia, cuando juegas con el conteo un poco, para parecerse a el observador efecto fenómeno.

Answer 4

Los electrones son fermiones y los fotones son bosones. Tanto los fotones y los electrones son la causa y el efecto, ya que cuando los fotones de la partícula cae en el semiconductor, los electrones libres se generan. A veces, los electrones se encuentran en los estados superiores son inestables, por lo que vienen a tratar de estado donde los electrones y hoyos par se produce la recombinación resultantes de la generación de fotones.

Cuando los fotones de la partícula viaja constituye una onda de luz, cuando el electrón partícula viaja, constituye una de onda de la corriente.

Answer 5

Sí hay enlace.Cuando el enorme partículas cargadas de expresarse completamente en campos cuánticos se comportaran como bosones pero no son exclusivamente bosones. Es propiedad de ambos, el campo y la propiedad intrínseca de las partículas cargadas. Así, la materia puede comportarse como onda cuántica de campos y lejos de los campos cuánticos se convierten en la materia. Por lo tanto, puede ser mejor dicho asunto de onda de la dualidad, pero no de la partícula de la onda de la dualidad.