البوزونات و الفرميونات

تُصنّف جميع الجسيمات الأولية باعتبارها بوزونات أو فرميونات.
تتبع الفرميونات إحصاء فيرمي ديراك ، حيث لا يمكن لأكثر من فرميونٍ واحدٍ أن يحتلّوا نفس الحالة الكموميّة. مثال على الفرميونات نجده في الإلكترون . وتشغل الإلكترونات مستويات طاقة مختلفة في الذرة مكوِّنةً الأغلفة والمدارات حول نواة الذرة. ولا يمكن بصفة عامة لاثنين أو أكثر من الإلكترونات، شغل نفس مستوى الطّاقة (الكموميّ) في الذّرة. ولكن من الممكن أن يشغل إلكترونان نفس المستوى من الطّاقة في غلاف الذّرة، بشرط أن يكون اتجاه عدد كم مغزلي لأحدهما +1/2 (أي علويّ up spin ) ، أما الإلكترون الآخر فيكون عدده الكمومي المغزلي -1/2 (أي سفليّ down spin ). من هنا يتبيّن أهميّة العزم المغزليّ للجسيم الأوّليّ: فإذا كان عزم الجسيم المغزليّ (وهي إحدى خصائص الجســـيمات الأوّليّة) مقـــداره 1/2 مثل الإلكترون، فإنّه يتبع في توزُّعِه في نظام مثل الذرة إحصاء فيرمي-ديراك.

أمّا البوزونات، فهي لا تتبع إحصاء فيرمي-ديراك، وإنّما تتبع إحصاء بوز-أينشتاين في نظامٍ يحتويها، ونجد منها نوعان من الجسيمات الأولية: الجسيمات الخفيفة مثل الفوتون والجلوون g وكلّ منهما له عزمًا مغزليًّا يساوي 1. وكذلك الجسميان الأوّليّان الآخران بوزون Z وبوزون W وكلاهما من الجسيمات الأوّليّة الثّقيلة، ولكلٍّ منهما عزمًا مغزليًّ صحيحًا يساوي 1.
وطبقًا لنظرية الحقل الكمومي، تكون الجسيمات الأولية ذات عزمٍ مغزليٍّ صحيحٍ من البوزونات، وتتبع إحصاء بوز-أينشتاين عند تواجدها في نظام، أمّا الجسيمات الأولية ذات العزم المغزليّ 1/2، فتكون من الفرميونات وهي تتبع إحصاء فيرمي-ديراك عند تواجدها في نظامٍ، مثل توزيع الإلكترونات على مستويات الطّاقة الكموميّة في نظام مثل الذرة.