Подчиняются ли различимые фермионы принципу запрета Паули?

Мы знаем, что фермионы являются идентичными частицами и подчиняются принципу запрета Паули. Но что подразумевается под различимыми фермионами? Означает ли это, что, подобно протону и электрону, оба являются фермионами, но их можно различить из-за заряда? И если мы сложим вместе оба различимых фермиона, будут ли они подчиняться принципу запрета Паули?

Возможно, вы захотите исправить первое предложение, поскольку оно, кажется, утверждает, что фермионы неразличимы по определению, что затрудняет разбор остальной части вопроса.

Ответы (3)

Простой способ подумать об этом — представить, что все фермионы являются возбуждениями одного поля. Эти возбуждения могут различаться своим положением, спином, зарядом, массой и т. д., и ко всем из них применим принцип запрета Паули. Математически это просто тот факт, что все фермионные операторы рождения антикоммутируют; совместная волновая функция всех фермионов антисимметрична.

Таким образом, фермионы, которые находятся далеко друг от друга, не затрагиваются, потому что они различаются по пространственному положению. Фермионы с разными спинами не затрагиваются, потому что они различаются по спину. А протоны и нейтроны не влияют друг на друга, потому что они различаются по массе и заряду. Принцип исключения Паули применяется всегда , и исключений нет. Любые два фермиона должны каким- то образом отличаться друг от друга, чтобы сосуществовать.

Поскольку вращение и положение легко меняются, а масса и заряд — нет, иногда люди разбивают правило на два случая. Они говорят, что исключение Паули рассматривает только вращение и положение и не применяется к вещам с разными массами и зарядами (потому что они автоматически различны). Это работает для простых ситуаций, но опасно, потому что если вы воспримете это слишком буквально, вы получите неправильный ответ при построении барионных волновых функций . Там действительно нужно антисимметрировать по всем степеням свободы, включая тип кварка. Вы не можете просто применить его к каждому вкусу творога по отдельности.

Это таблица элементарных частиц , и если вы внимательно ее прочитаете, то увидите, что существует ряд квантовых чисел, а не только заряд и масса, делающих их индивидуальными и различимыми.

Различимые фермионы не подпадают под принцип запрета Паули.

Протон составной, а также помимо заряда имеет барион номер 1, позитрон (античастица электрона) имеет барион номер ноль и лептон номер 1, также их масса сильно отличается. Таким образом, они различимы и не подчиняются исключению Паули.

Они подчиняются исключению Паули, просто исключение Паули не запрещает сосуществование протона и электрона.
@Acccumulation, возможно, виноват мой английский. Я считаю, что исключение происходит от exclude , и это означает, что состояние исключается, если оно следует принципу.
Когда у вас есть правило «Если А, то Б», то в случаях, когда А ложно, правило соблюдается. Например, если есть правило, согласно которому автомобили с более чем двумя осями не могут двигаться со скоростью более 55 миль в час, а вы едете на автомобиле с двумя осями со скоростью 60 миль в час, вы не нарушаете правило.

Принцип исключения Паули состоит в том, что никакие два неразличимых фермиона не могут находиться в одном и том же квантовом состоянии. Это не относится к парам различимых фермионов (например, нейтрон и протон). Если бы это было так, то ядерная физика была бы совсем другой. См. Влияет ли на протоны и нейтроны принцип запрета Паули?

Отличительные фермионы можно отличить друг от друга по массе, заряду, спину, изопину и т. д.