우주만물는 보손입자 5개와 페르미온 입자 12개로 구성된다.

[뽀야]

보손과 페르미온

우주의 모든 입자들은 보손(boson)이나 페르미온  둘 중 하나이다.

여기서의 입자는 소립자만을 말하지 않고 분자 미만의 입자를 이야기한다.

즉, 원자 역시 보손 아니면 페르미온. 4He 원자같은 경우가 보손이다.

양성자나 중성자, 전자가 모두 페르미온이기 때문에 원자 내의 양성자, 중성자, 전자를 모두 합쳐서 홀수 개면 페르미온이고, 짝수 개면 보손이다. 중성 원자의 경우 양성자 개수 = 전자 개수이기 때문에 중성자의 개수만 세어서 짝수 개면 보손이다.

보손(boson)은 스핀이 정수이고 보스-아인슈타인 통계를 따르는 입자다.

 파울리의 배타원리를 따르지 않아 상태가 겹쳐 있을 수 있는 입자들이다.

그리고 이 특징 때문에 보손 입자들이 대개 상호작용을 실어나를 수 있는 것.

현재 알려진  보손의 기본 입자로는 1, 2의 스핀을 지니며 기본 상호작용을 주도하는 게이지 보손(벡터 보손)과 스핀이 0인 스칼라 보손이 있다.

게이지 이론에 의해 정의되는 입자들이다. 보손이라는 특성 덕에 우주의 기본 상호작용을 관여한다고 알려진 입자들.

 광자, W/Z보손, 글루온이 있으며, 각각 전자기 상호작용, 약한 상호작용, 강한 상호작용을 매개한다.하지만 중력을 관여하는 입자인 중력자는 아직 존재가 확증되진 않았다.

스핀이 1인 입자가 벡터 보손이고 스핀이 0인 입자가 스칼라 보손이라지만 사실 힉스 입자밖에 없다.

• 게이지보손은  스핀 1의 입자이다. 이들은 게이지 상호작용을 매개시킨다.
  • 광자는 전자기파의 양자이다. 질량과 전하가 0이다.
  • 글루온은 강한 핵력의 양자이다. 색가둠에 따라 독립적으로 존재하지 않고, 쿼크와 함께 강입자를 이루거나 아니면 글루볼로 존재한다. 다만 아직 글루볼은 실험적으로 관측되지 못하고 있다.
  • W와 Z보손은 약한 핵력을 매개하는 게이지 보손이다. 힉스 메커니즘에 따라 이들은 매우 큰 질량을 가지며, 따라서 약한 핵력은 단거리에서만 작용한다.
• 힉스 보손은 힉스 메커니즘을 매개하는 스핀 0의 입자이다. 이는 최근에 발견되었다.

초대칭이나 각종 대통일이론 등, 표준 모형을 확장하는 모형들은 대부분 추가 보손을 예측하나, 이들은 아직 발견되지 않았다.

페르미온(fermion ) 또는 페르미 입자는 페르미-디랙 통계를 따르는 입자다.

페르미온은 반정수의 스핀을 가진다.

이 이름은 이탈리아의 물리학자인 엔리코 페르미의 이름을 땄다.

모든 입자는 (애니온 따위를 제외하고) 그 스핀 혹은 통계에 따라 페르미온과 보손으로 나눈다.

자연 페르미온과 합성페르미온

현재 알려진 기본 입자 가운데 페르미온은 다음과 같다.

• 쿼크는 중입자와 중간자를 구성하는 입자이다. 색가둠으로 인해 독립적으로 존재하지 못한다. 이 가운데, 안정된 입자 (양성자와 핵 속의 중성자)를 구성하는 쿼크는 업 쿼크와 다운 쿼크밖에 없다.
• 렙톤은 자유롭게 존재하는 입자이며, 두 종류로 나뉜다.
  • 대전된 렙톤들은 전자 및 이와 유사한 입자들 뮤온과 타우온이 있다. 이들 가운데 오직 전자만이 안정하다.
  • 중성미자들은 전기적으로 중성이며, 다른 입자들에 비해 현저히 가볍지만 매우 미세한 양의 질량을 가진다. 이들은 모두 안정하다.

표준 모형의 페르미온들은 중입자수 또는 렙톤 수라는 양자수를 가진다. 쿼크의 경우 중입자수를, 렙톤의 경우 렙톤 수를 가진다.

초대칭이나 각종 대통일 이론 등, 표준 모형을 확장하는 모형들은 대부분 추가 페르미온을 예측하나, 이들은 아직 발견되지 않았다.

합성 페르미온

홀수개의 페르미온으로 구성된 합성 입자는 페르미온을 이룬다. 예를 들어, 핵자를 비롯한 중입자는 세 개의 쿼크로 이루어진 합성 페르미온이다. 이 밖에도, 순수하게 보손 장으로만 구성된 솔리톤인 스커미온 또한 페르미온을 이룬다.