A részecskefizikában a bozon egy olyan típusú részecske, amely betartja a Bose-Einstein statisztikák szabályait. Ezeknek a bozonoknak is van a kvantum centrifugálás a -val egész számot tartalmaz, például 0, 1, -1, -2, 2 stb. (Összehasonlításképpen, vannak más típusú részecskék, úgynevezett fermionok, amelyeknek egész egész spinje van, például 1/2, -1/2, -3/2 és így tovább.)
Mi olyan különleges a Bosonban?
A boszonokat néha erőszemcséknek nevezik, mert a boszonok irányítják a fizikai erők kölcsönhatását, például az elektromágnesesség és esetleg maga a gravitáció.
A boszon név az indiai fizikus, Satyendra Nath Bose vezetéknévéből származik, század elején, aki együtt dolgozott Albert Einstein-rel a Bose-Einstein nevű elemzési módszer kidolgozásához statisztika. A Planck-törvény (a termodinamikai egyensúlyi egyenlet, amely Max Planck munkájának eredményeként jött létre a fekete test sugárzása Bose először egy 1924-es cikkben javasolta a módszert a fotonok viselkedésének elemzésére. Küldte a papírt Einsteinnek, aki képes volt kiadni... majd tovább terjesztette Bose érvelését a pusztán fotonokon túl, de az anyagrészecskékre is.
A Bose-Einstein statisztikák egyik legdrámaibb hatása az az előrejelzés, hogy a boszonok átfedésben lehetnek és együtt élhetnek más boszonokkal. A fermionok viszont nem tudják ezt megtenni, mert követik a Pauli kizárási elv (a vegyészek elsősorban arra összpontosítanak, hogy a Pauli-kizárási elv hogyan befolyásolja az atomok körül körüli pályán lévő elektronok viselkedését.) Emiatt lehetséges, hogy a fotonok lézer és néhány anyag képes az a. egzotikus állapotát kialakítani Bose-Einstein kondenzátum.
Alapvető boszonok
A kvantumfizika standard modellje szerint számos alapvető boszon létezik, amelyek nem alkotnak kisebbet részecskéket. Ide tartoznak az alapszintű bozonok, a részecskék, amelyek közvetítik a a fizika alapvető erői (kivéve a gravitációt, amelyhez egy pillanat alatt belejutunk). Ez a négy mérőszámú bozon 1-es fordulatot mutat, és mind kísérletileg megfigyelték:
- Foton - A fény részecskéjeként ismert fotonok az összes elektromágneses energiát hordozzák, és az elektromágneses kölcsönhatások erőt közvetítő boszonként működnek.
- Gluon - A gluonok közvetítik az egymással kötődő erős nukleáris erő kölcsönhatásait kvarkok alkotnak protonok és neutronok továbbá a protonokat és a neutronokat egy atommagban tartja.
- W Boson - A gyenge nukleáris erő közvetítésében részt vevő két mérőoszlop egyike.
- Z Boson - A gyenge nukleáris erő közvetítésében részt vevő két mérőoszlop egyike.
A fentieken kívül más alapvető boszonok is várhatóak, de egyértelmű kísérleti megerősítés nélkül (még):
- Higgs-bozon - A szabványos modell szerint a Higgs Boson az a részecske, amely minden tömeget előidéz. 2012. július 4-én a Large Hadron Collider tudósai bejelentették, hogy okuk van azt hinni, hogy bizonyítékokat találtak a Higgs Bosonról. További kutatások folynak annak érdekében, hogy jobb információt szerezzenek a részecske pontos tulajdonságairól. A részecskék előrejelzése szerint kvantum centrifugálási értéke 0, ezért boszonnak minősítik.
- Graviton - A graviton egy elméleti részecske, amelyet még kísérletileg nem fedeztek fel. Mivel a többi alapvető erő - az elektromágnesesség, az erőteljes nukleáris erő és a gyenge nukleáris erő - magyarázata a következő Az erőt közvetítő mérőboszon kifejezései szerint csak természetes volt megkísérelni ugyanazt a mechanizmust használni a magyarázathoz gravitáció. Az így kapott elméleti részecske a graviton, amelynek várhatóan 2 kvantum-spin értéke lenne.
- Bosonic Superpartners - A szuperszimmetria elmélete szerint minden fermionnak eddig nem észlelt boszonikus párja lenne. Mivel 12 alapvető fermion létezik, ez azt sugallja, hogy - ha a szuperszimmetria igaz - akkor vannak még 12 alapvető boszonok, amelyeket még nem fedeztek fel, feltehetően azért, mert nagyon instabilok és lebontottak egyéb formák.
Kompozit boszonok
Néhány bozon akkor képződik, amikor kettő vagy több részecske összekapcsolódik, így egész spin-részecskék alakulnak ki:
- mezonoknak - Mezonok képződnek, amikor két kvark kötődik egymáshoz. Mivel a kvarkok fermionok és fél egész számú spinjeik vannak, ha kettő össze van kötve, akkor a spin A kapott részecske (amely az egyes pörgetések összege) egész szám lenne, így a bozont.
- Hélium-4 atom - A hélium-4 atom 2 protont, 2 neutront és 2 elektronot tartalmaz... és ha összeadja ezeket a pörgetéseket, minden alkalommal egész számmal fog állni. A hélium-4 különösen figyelemre méltó, mivel rendkívül alacsony hőmérsékletre hűtve szuperfolyadékká válik, és ez a Bose-Einstein statisztikák ragyogó példája a működés során.
Ha a matematikát követed, akkor minden olyan összetett részecske, amely páros számú fermiont tartalmaz, boszon lesz, mivel mindig páros egész szám egésze egészen egészül ki.