在继续讨论更多天体物理知识前，我们必须铺垫一些量子力学的知识。先理解一个量子力学的概念——自旋。很多微观粒子都好像一个小磁铁，如果把粒子放在磁场里会产生一定角度的偏转，并且自旋的方向倾向于和磁场的方向平行，就像指南针一样。自旋有大有小，但其数值是量子化的，自旋的大小只能取一些特定的值，统一是约化普朗克常数的整数倍或半整数倍，比如电子的自旋是约化普朗克常数的1/2，光子的自旋是1倍的约化普朗克常数。约化普朗克常数的数值非常小，约等于1.05×10-34J·s。至于为什么微观粒子会有自旋，并且还是量子化的，原因尚不清楚，只能把它当成事物的固有性质。
有了自旋的概念之后，可以将所有微观粒子按照自旋的性质做分类。所有的粒子都可以分为玻色子和费米子。
自旋大小是约化普朗克常数的整数倍的粒子叫作玻色子，如光子、希格斯粒子；自旋大小是约化普朗克常数的1/2、3/2、5/2等半整数倍的粒子，叫作费米子，如质子、中子、电子。玻色子和费米子的最大区别，体现在泡利不相容原理上。
泡利不相容原理说的是，一个系统内不能存在两个状态完全相同的费米子，玻色子则没有这个限制。就是说，两个费米子只要有一点性质不一样，就可以存在于同一个系统中，如果所有性质完全一样，就无法存在于同一个系统中。简单来说，玻色子之间相容，费米子之间不相容，但是费米子和玻色子是相容的。
泡利不相容原理是一条非常重要的物理学原理。泡利也因为这条原理的发现，在爱因斯坦的推荐下，获得了1945年的诺贝尔物理学奖。