boson | |
---|---|
Compus | Poate fi particule fundamentale , particule elementare , cvasiparticule sau compozite |
Clasificare | Vezi lista bosonilor |
Participă la interacțiuni | Gravitație [1] (general) |
Cine sau după ce poartă numele | Bose Shatyendranath |
numere cuantice | |
A învârti | Număr întreg [2] ħ |
Fișiere media la Wikimedia Commons |
Un boson este o particulă sau cvasi -particulă cu o valoare întreagă a spinului ( momentul unghiular intrinsec ), exprimată în unități ale constantei Dirac [2] . Bosonii, spre deosebire de fermioni , se supun statisticilor Bose-Einstein , care permite ca un număr nelimitat de particule identice să fie într-o stare cuantică [3] .
Bosonii au fost numiți după fizicianul indian Sh. Bose [4] [5] . Termenul de „boson” a fost propus de Paul Dirac [6] .
Sistemele de doi sau mai mulți bozoni identici sunt descrise prin funcții de undă care sunt egale în raport cu permutațiile particulelor : pentru oricare două particule i și j .
Există bozoni elementari (fundamentali) și bozoni compoziți.
Majoritatea bosonilor elementari sunt cuante ale câmpurilor gauge, prin care fermionii elementari ( leptoni și quarci ) interacționează în Modelul Standard . Acești bosoni gauge includ:
În plus, bosonii elementari includ bosonul Higgs , care este responsabil pentru mecanismul apariției maselor în teoria electroslabă , și gravitonul ( interacțiunea gravitațională ) care nu a fost descoperit până acum .
Toți bosonii elementari, cu excepția bosonilor W ± -, nu au sarcină electrică. Gluonii sunt neutri din punct de vedere electric, dar poartă o sarcină de culoare.
Bosonii W + - și W - - unul în raport cu celălalt acționează ca antiparticule .
Bosonii Gauge (foton, gluon, bosoni W ± - și Z - ) au un spin unitar, bosonul Higgs are un spin zero, gravitonul ipotetic are un spin de 2.
Nume | Taxa ( e ) | A învârti | Masa ( GeV ) | Interacțiune portabilă |
Foton | 0 | unu | 0 | Interacțiune electromagnetică |
W ± | ±1 | unu | 80,4 | Interacțiune slabă |
Z0 _ | 0 | unu | 91.2 | Interacțiune slabă |
Gluon | 0 | unu | 0 | Interacțiune puternică |
bosonul Higgs | 0 | 0 | ≈125 | Câmpul Higgs |
Un sistem cuantic format dintr-un număr arbitrar de bozoni și un număr par de fermioni este el însuși un boson. Exemple: un nucleu cu un număr de masă par A (deoarece nucleonii - protonii și neutronii - sunt fermioni, iar numărul de masă este egal cu numărul total de nucleoni din nucleu); un atom sau ion cu o sumă pară a numărului de electroni și a numărului de masă al nucleului (deoarece electronii sunt și fermioni, iar numărul total de fermioni dintr-un atom/ion este egal cu suma numărului de nucleoni din nucleul și numărul de electroni din învelișul de electroni). În același timp, impulsul orbital al particulelor care alcătuiesc sistemul cuantic nu afectează clasificarea acestuia ca fermion sau boson, deoarece toate momentele orbitale sunt întregi, iar adăugarea lor în orice combinație la spinul întreg total al sistemului nu poate transformați-l într-un număr întreg (și invers). Un sistem care conține un număr impar de fermioni este el însuși un fermion: spinul său total este întotdeauna jumătate întreg. Deci, un atom de heliu-3 , format din doi protoni, un neutron și doi electroni (un total de cinci fermioni) este un fermion, iar un atom de litiu-7 (trei protoni, patru neutroni, trei electroni) este un boson. Pentru atomii neutri, numărul de electroni coincide cu numărul de protoni, adică suma numărului de electroni și protoni este întotdeauna pare, prin urmare, de fapt, clasificarea unui atom neutru ca boson/fermion este determinată de numărul par/impar de neutroni din nucleul său.
În special, bosonii compuși includ numeroase stări legate de doi quarci numite mezoni . Ca și în cazul oricărui sistem de doi (și în general un număr par) fermioni, spinul mezonului este întreg, iar valoarea sa, în principiu, nu este limitată (0, 1, 2, 3, ...).
O stea bosonică este un obiect astronomic ipotetic format din bozoni (spre deosebire de stelele obișnuite , formate în principal din fermioni - electroni și nucleoni ). Pentru ca acest tip de stele să existe, trebuie să existe bozoni stabili cu o masă mică (de exemplu, axionii sunt particule de lumină ipotetice considerate drept unul dintre candidații pentru rolul componentelor materiei întunecate ) [7] [8] .
Cvasiparticulele, descrise ca cuante de excitație colectivă în sistemele cu mai multe particule (cum ar fi materia condensată ), pot, de asemenea, purta spin și sunt clasificate ca bozoni și fermioni. În special, bosonii sunt fononi („cuante de sunet”), magnoni (cuante de unde de spin în magneți), rotoni (excitații în heliu-4 superfluid).
![]() | |
---|---|
În cataloagele bibliografice |
|
Particule în fizică | |||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
particule fundamentale |
| ||||||||||||
Particule compozite |
| ||||||||||||