Boson

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.

bozoni elementari

Majoritatea bosonilor elementari sunt cuante ale câmpurilor gauge, prin care fermionii elementari ( leptoni și quarci ) interacționează în Modelul Standard . Acești bosoni gauge includ:

• foton ( interacțiune electromagnetică ),
• gluon ( interacțiune puternică )
• bozoni W ± - și Z (interacțiune slabă).

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.

Proprietățile bosonilor fundamentali

bozoni compoziți

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, ...).

Stele bosonice

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] .

Cvasiparticule

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).

Note

1. ↑ Uimitoarea lume din interiorul nucleului atomic. Întrebări după prelegere Arhivată 15 iulie 2015 la Wayback Machine , FIAN, 11 septembrie 2007
2. ↑ 1 2 Fizica nucleului atomic. Introducere . msu.ru. _ Consultat la 21 aprilie 2017. Arhivat din original pe 9 mai 2017. (nedefinit)
3. ↑ Există supersimetrie în lumea particulelor elementare? . postnauka.ru . Consultat la 21 aprilie 2017. Arhivat din original pe 2 iulie 2014. (nedefinit)
4. ↑ Daigle, Katy . India: Destul despre Higgs, să discutăm despre boson  (10 iulie 2012). Arhivat din original pe 16 martie 2019. Preluat la 22 aprilie 2020.
5. ↑ Bal, Hartosh Singh . The Bose in the Boson , blogul The New York Times  (19 septembrie 2012). Arhivat din original pe 22 septembrie 2012. Preluat la 21 septembrie 2012.
6. ↑ Sanyuk V.I., Sukhanov A.D. Dirac în fizica secolului XX. p. 982-983.
7. ↑ Madsen, Mark S.; Liddle, Andrew R.  Formarea cosmologică a stelelor bosonice  // Physics Letters B : jurnal. - 1990. - Vol. 251 , nr. 4 . - doi : 10.1016/0370-2693(90)90788-8 .
8. ↑ Torres, Diego F.; Capozziello, S.; Lambiase, G. Steaua bosonică supermasivă în centrul galactic? (engleză)  // Physical Review D  : jurnal. - 2000. - Vol. 62 , nr. 10 . - doi : 10.1103/PhysRevD.62.104012 .

Dicționare și enciclopedii	mare danez Mare norvegian Rusă mare Britannica (online) Treccani Universalis
În cataloagele bibliografice	BNF : 121385414 GND : 4146396-1 J9U : 987007283829805171 LCCN : sh85015918 SUDOC : 029843839