La División en Fermiones y Bosones

El electrón es una de las partículas que consideramos partícula elemental, es decir, que colectivamente no está hecha de algún otro tipo de partículas. Tiene una propiedad llamada espín electrónico y se le asigna un valor de espín s = 1/2. Las partículas con espín 1/2 o cualquier espín no entero, se llaman fermiones. Las partículas con espín entero se llaman bosones.

Esto puede no parecer emocionante, pero es de hecho una de las claves esenciales o "ventanas" para la existencia de nuestro universo, y la estructura fundamental de la materia. Cuando se le aplica el tratamiento de la mecánica cuántica básica a los electrones, nos encontramos con que la función de onda de un sistema en el que dos electrones se encuentran en el mismo estado es ¡idénticamente cero!. Es decir, dos electrones no pueden ocupar el mismo estado de energía. Lo mismo se aplica a los protones y los neutrones, que también tienen espín 1/2 y por lo tanto son fermiones. Todas las partículas de la naturaleza se dividen en fermiones y bosones. Muchos bosones se pueden reunir en el mismo estado para producir colecciones llamadas condensados de Bose-Einstein que tienen propiedades extraordinarias, pero son los fermiones, los que forman parte de la historia de cómo se llegó al actual universo.

La regla familiar en la química, de que dos electrones no pueden ocupar el mismo estado energético, es denominada el principio de exclusión de Pauli, esencial para la construcción de los átomos y la tabla periódica tal como la conocemos. Es decir, la división entre fermiones y bosones y el principio de exclusión de Pauli, forman una ventana o restricción que fué necesaria para construir un universo. Este principio es fundamental para el universo, y tenía que existir para la creación de átomos.