فرميون

بدايةً، في فيزياء الجسيمات، الفرميون هو جسيم دون ذري يتبع إحصاءات فيرمي-ديراك. للفرميونات لف مغزلي يساوي نصف عدد صحيح (لف مغزلي ⁠1/2⁠، لف مغزلي ⁠3/2⁠، إلخ) وتخضع لمبدأ استبعاد باولي. تشمل هذه الجسيمات جميع الكواركات واللبتونات وجميع الجسيمات المركبة المكونة من عدد فردي منها، مثل جميع الباريونات والكثير من الذرات والنوى. تختلف الفرميونات عن البوزونات التي تتبع إحصاءات بوز-أينشتاين.

وفي هذا السياق، الفرميونات هي جسيمات يمكن أن تشكل حالات كمومية مركبة ذات لا تناظر تام، نتيجة لذلك فهي تخضع لمبدأ باولي في الانتفاء وتخضع لإحصاء فيرمي-ديراك.

من جانب آخر، تؤلف الفرميونات الجسيمات الأولية التي تتشكل منها المادة، وتصنف هذه الفرميونات المادية ضمن مجموعتين: كواركات (التي تضم البروتونات والنيترونات) وليبتونات (تضم الالكترونات).

وعلى صعيد آخر، بعض الفرميونات جسيمات أولية (مثل الإلكترونات)، وبعضها جسيمات مركبة (مثل البروتونات). مثلًا، بحسب نظرية إحصاءات الدوران في نظرية المجال الكمومي النسبي، تُعتبر الجسيمات ذات الدوران المغزلي الصحيح بوزونات. في المقابل، تُعتبر الجسيمات ذات الدوران المغزلي نصف الصحيح فرميونات.

في هذا الإطار، حسب مبرهنة إحصائيات السبين يجب أن يمتلك الفرميون غزلا أو تدويما (spin) نصف صحيح. تصنف جميع الجسيمات الأولية كفرميونات أو بوزونات، أما الجسيمات المركبة المؤلفة من فرميونات فيمكن أن تكون اما بوزونات أو فرميونات حسب قيمة تدويمها الكلي.