Bozon

A bozon  olyan részecske vagy kvázi részecske, amelynek a spin egész értéke (belső szögimpulzus ) a Dirac-állandó egységeiben van kifejezve [2] . A bozonok, a fermionokkal ellentétben , engedelmeskednek a Bose-Einstein statisztikának , amely lehetővé teszi, hogy korlátlan számú azonos részecske legyen egy kvantumállapotban [3] .

A bozonokat Sh. Bose indiai fizikusról nevezték el [4] [5] . A "bozon" kifejezést Paul Dirac javasolta [6] .

A két vagy több azonos bozonból álló rendszereket hullámfüggvények írják le, amelyek a részecskék permutációihoz képest párosak : bármely két i és j részecskére .

Vannak elemi (alapvető) bozonok és összetett bozonok.

Elemi bozonok

A legtöbb elemi bozon a mérőmezők kvantumai, amelyeken keresztül az elemi fermionok ( leptonok és kvarkok ) kölcsönhatásba lépnek a standard modellben . Ezek a mérőbozonok a következők:

• foton ( elektromágneses kölcsönhatás ),
• gluon ( erős kölcsönhatás )
• W ± - és Z -bozonok(gyenge kölcsönhatás).

Emellett az elemi bozonok közé tartozik a Higgs-bozon , amely az elektrogyenge elméletben a tömegek megjelenésének mechanizmusáért felelős , valamint az eddig fel nem fedezett graviton ( gravitációs kölcsönhatás ) .

A W ± -bozonok kivételével minden elemi bozonnak nincs elektromos töltése. A gluonok elektromosan semlegesek, de színtöltést hordoznak.

A W + - és W - bozonok egymáshoz viszonyítva antirészecskékként működnek .

A mérőbozonok (foton, gluon, W ± - és Z - bozonok) egységnyi spinűek, a Higgs-bozon  nulla, a hipotetikus graviton spinje 2.

Az alapvető bozonok tulajdonságai

Összetett bozonok

Egy tetszőleges számú bozonból és páros számú fermionból álló kvantumrendszer maga is bozon. Példák: egy páros A tömegszámú atommag (mivel a nukleonok  - protonok és neutronok  - fermionok, és a tömegszám megegyezik az atommagban lévő nukleonok teljes számával); egy atom vagy ion az elektronok számának és az atommag tömegszámának páros összegével (mivel az elektronok is fermionok, és az atomban/ionban lévő fermionok teljes száma megegyezik az atommagban lévő nukleonok számának összegével mag és az elektronhéjban lévő elektronok száma). Ugyanakkor a kvantumrendszert alkotó részecskék keringési impulzusa nem befolyásolja annak fermionként vagy bozonként való besorolását, mivel minden keringési momentum egész szám, és ha bármilyen kombinációban hozzáadjuk őket a rendszer teljes egész spinéhez, akkor nem lehet. alakítsd fél egész számmá (és fordítva ). A páratlan számú fermiont tartalmazó rendszer maga is fermion: teljes spinje mindig fél egész szám. Tehát a két protonból, egy neutronból és két elektronból (összesen öt fermionból) álló hélium-3 atom fermion, a lítium-7 atom (három proton, négy neutron, három elektron) pedig egy bozon. A semleges atomok esetében az elektronok száma egybeesik a protonok számával, vagyis az elektronok és protonok számának összege mindig páros, ezért valójában a semleges atom bozon/fermion besorolását az határozza meg. magjában a páros/páratlan számú neutron.

Az összetett bozonok közé tartozik számos két- kvarkhoz kötött állapot, amelyet mezonoknak neveznek . Mint minden két (és általában páros számú) fermionból álló rendszernél, a mezonspin egész szám, és értéke elvileg nincs korlátozva (0, 1, 2, 3, ...).

Bosonic csillagok

A bozonikus csillag egy hipotetikus csillagászati ​​objektum , amely bozonokból áll (ellentétben a közönséges csillagokkal , amelyek főként fermionokból  - elektronokból és nukleonokból állnak ). Az ilyen típusú csillagok létezéséhez stabil, kis tömegű bozonoknak kell lenniük (például az axionok olyan hipotetikus fényrészecskék, amelyeket a sötét anyag  komponenseinek egyik jelöltjeként tartanak számon ) [7] [8] .

Kvázirészecskék

A sokrészecskés rendszerekben (például kondenzált anyagban ) kollektív gerjesztési kvantumként leírt kvázirészecskék szintén hordozhatnak spint, és bozonok és fermionok közé sorolhatók. A bozonok különösen a fononok („hangkvantumok” ), a magnonok ( a mágnesekben lévő spinhullámok kvantumai), a rotonok (gerjesztések a szuperfolyékony hélium-4-ben).

Jegyzetek

1. ↑ A csodálatos világ az atommagban. Kérdések az előadás után Archiválva : 2015. július 15., a Wayback Machine , FIAN, 2007. szeptember 11.
2. ↑ 1 2 Az atommag fizikája. Bevezetés . msu.ru. _ Letöltve: 2017. április 21. Az eredetiből archiválva : 2017. május 9.. (határozatlan)
3. ↑ Van-e szuperszimmetria az elemi részecskék világában? . postnauka.ru . Letöltve: 2017. április 21. Az eredetiből archiválva : 2014. július 2.. (határozatlan)
4. ↑ Daigle, Katy . India: Elég volt Higgsről, beszéljük meg a bozont  (2012. július 10.). Az eredetiből archiválva : 2019. március 16. Letöltve: 2020. április 22.
5. ↑ Bal, Hartosh Singh . The Bose in the Boson , The New York Times blog  (2012. szeptember 19.). Archiválva az eredetiből 2012. szeptember 22-én. Letöltve: 2012. szeptember 21.
6. ↑ Sanyuk V.I., Sukhanov A.D. Dirac a XX. századi fizikában. 982-983.
7. ↑ Madsen, Mark S.; Liddle, Andrew R.  A bozoncsillagok kozmológiai képződése  // Physics Letters B : folyóirat. - 1990. - 1. évf. 251. sz . 4 . - doi : 10.1016/0370-2693(90)90788-8 .
8. ↑ Torres, Diego F.; Capozziello, S.; Lambiase, G. Szupermasszív bozoncsillag a galaktikus központban? (angol)  // Physical Review D  : Journal. - 2000. - Vol. 62 , sz. 10 . - doi : 10.1103/PhysRevD.62.104012 .

Szótárak és enciklopédiák	Nagy dán Nagy norvég Nagy orosz Britannica (online) Treccani Universalis
Bibliográfiai katalógusokban	BNF : 121385414 GND : 4146396-1 J9U : 987007283829805171 LCCN : sh85015918 SUDOC : 029843839