פרמיון (בכתיב לטיני:Fermion, על שםאנריקו פרמי) הואחלקיק שהספין שלו אינושלם אלא "חצי שלם" - 1/2 או 3/2 או 5/2 וכן הלאה, וזאת בניגוד לבוזונים, להם יש ספין שלם. חלקיקים אלו עשויים להיותחלקיקים אלמנטריים או מורכבים מתת-חלקיקים אחרים. הפרמיונים קרויים על שם הפיזיקאיאנריקו פרמי.
בניגוד לבוזונים, שני פרמיונים אינם יכולים להימצא באותומצב קוונטי. זהועקרון האיסור של פאולי, הנובע ממשפט סטטיסטיקת הספין. לדוגמה, שניאלקטרונים הנמצאים באותואורביטל (אטומי אומולקולרי) חייבים להיות בעלי ספין הפוך.באופן פורמלי, הסיבה שפרמיונים מקיימים את עקרון האיסור של פאולי היא שהמצב הקוונטי של פרמיונים הוא אנטי-סימטרי. מכך גם נובע, שפרמיונים מקיימים אתסטטיסטיקת פרמי-דיראק.
החלקיקים היסודיים המרכיבים את החומר הם פרמיונים המתחלקים לשתי קבוצות:קווארקים (היוצריםפרוטונים ונייטרונים) ולפטונים (כמואלקטרונים). עקרון האיסור של פאולי לגבי פרמיונים אחראי ליציבות הקונפיגורציות האלקטרוניות באטום, ומאפשר את קיומם של מבניםכימיים. זאת כיוון שאף על פי שכל האלקטרונים באטום נמשכים לגרעין, הם נשארים בקונפיגורציות שונות, כך שלא יהיו שני אלקטרונים באותו מצב פיזיקלי, בהתאם לעקרון האיסור.
לחלקיקים בעלי ספין S ישסימטריית סיבוב של
רדיאנים. לדוגמה, כדי לסובב חלקיק בעל ספין 1/2 עד שיחזור למצבו התחילי, יש לסובבו בזווית של
רדיאנים, כלומר שני סיבובים.
חלקיקים המורכבים ממספר זוגי של פרמיונים מתנהגים כבוזונים (לדוגמה,מזונים), וכאלה המורכבים ממספר אי-זוגי של פרמיונים מתנהגים כפרמיונים (כמובאריונים, למשל הפרוטון והנייטרון).
דוגמאות לפרמיונים:
קווארקים משישה סוגים:
- מעלה
- מטה
- מוזר
- קסום
- עליון
- תחתון
כמו כן, לכל פרמיון יש את אנטי-החלקיק התואם. אנטי-אלקטרון קרוי גםפוזיטרון.
