Бозоны и фермионы: разделение обязанностей
Кроме упомянутых массы, заряда и времени жизни частицы имеют еще одну характеристику — спин. Спин похож па момент импульса, присущий всем вращающимся телам в нашем мире. Эта очень важная величина в огромной степени определяет строение и свойства материи как в микро-, так и в макромире.
Величину спина измеряют в единицах уже знакомой нам постоянной Планка Н. Так, электрон (как и его античастица позитрон) имеет спин, равный 1/2/г, а фотон — h. На практике обычно опускают h и пишут просто 1/2,1, 3/2 и т. д. Вообще, спины любых частиц могут принимать только либо целые (1,2,...), либо полуцелые значения (1/2,3/2,...).
По этому признаку все частицы делят на две совершенно непохожие группы. Те, что имеют полуцелые спины, называют фермионами (в честь итальянского ученого Энрико Ферми). Именно из них образовано все вещество, которое мы воспринимаем органами чувств. Частицы с целыми спинами физики именуют бозонами (в честь индийского физика Сатьендраната Бозе). Их «работа» состоит в связывании между собой фермионов. Иначе говоря, бозоны являются переносчиками взаимодействий: так, кванты электромагнитного поля связывают электроны и протоны в атоме.
Частицы с целым спином, то есть бозоны, гораздо дружелюбнее к «соплеменникам». Число таких частиц, одновременно пребывающих в одинаковых состояниях, может быть каким угодно. Например, фотоны очень любят «тусоваться» большими группами. Их девиз: «Чем нас больше соберется, тем нам будет веселей!» Наглядно это можно видеть в лазерах. Лазерный луч содержит громадное количество фотонов, находящихся в абсолютно одинаковом состоянии. И хотя энергия одного фотона невелика, сложение такого большого их числа может создать луч огромной мощности.