V fiziki delcev je: a bozon je vrsta delcev, ki upošteva pravila Bose-Einsteinove statistike. Ti bozoni imajo tudi a kvantni spin s vsebuje celo število, kot so 0, 1, -1, -2, 2 itd. (Za primerjavo obstajajo druge vrste delcev, imenovane fermioni, ki imajo polovično celo število vrtenja, kot so 1/2, -1/2, -3/2 itd.)
Kaj je tako posebnega pri Bosonu?
Bozone včasih imenujemo silo delcev, ker so bozoni, ki nadzorujejo medsebojno delovanje fizičnih sil, kot sta elektromagnetizem in morda celo sama gravitacija.
Ime bozon izvira iz priimka indijskega fizika Satyendra Nath Bose, briljantnega fizika iz zgodnjega dvajsetega stoletja, ki je skupaj z Albertom Einsteinom sodeloval pri razvoju metode analize, imenovane Bose-Einstein statistika. V prizadevanju za popolno razumevanje Planckovega zakona (enačba termodinamične uravnoteženosti, ki je nastala iz dela Maksa Plancka na sevanje črnega telesa problem), je Bose metodo prvič predlagal v prispevku iz leta 1924, ki je poskušal analizirati vedenje fotonov. Papir je poslal Einsteinu, ki ga je lahko objavil... in nato nadaljeval z razlago Boseja, ki presega zgolj fotone, pa tudi za delce materije.
Eden najbolj dramatičnih učinkov Bose-Einsteinove statistike je napoved, da se bozoni lahko prekrivajo in soobstajajo z drugimi bozoni. Fermioni pa tega ne morejo storiti, ker sledijo Načelo izključitve Paulija (kemiki se osredotočajo predvsem na način, kako načelo izključitve Pauli vpliva na obnašanje elektronov v orbiti okoli atomskega jedra.) Zaradi tega fotoni lahko postanejo laser in nekaj snovi lahko tvori eksotično stanje a Kondenzat Bose-Einstein.
Temeljni bozoni
Po Standardnem modelu kvantne fizike obstaja več temeljnih bozonov, ki jih ne sestavljajo manjši delci. To vključuje osnovne bozonske bozone, delce, ki posredujejo temeljne sile fizike (razen gravitacije, do katere bomo prišli v trenutku). Ti štirje profilni bozoni so zavrteli 1 in so bili eksperimentalno opaženi:
- Photon - Znani kot delci svetlobe, fotoni prenašajo vso elektromagnetno energijo in delujejo kot merilni bozon, ki posreduje silo elektromagnetnih interakcij.
- Gluon - Gluons posreduje v interakciji močne jedrske sile, ki se veže skupaj kvarki oblikovati protoni in nevtroni in drži tudi protone in nevtrone skupaj v jedru atoma.
- W Boson - Eden od dveh karoserijskih bozonov, ki sodeluje pri posredovanju šibke jedrske sile.
- Z Boson - Eden od dveh karoserijskih bozonov, ki sodeluje pri posredovanju šibke jedrske sile.
Poleg navedenega so predvideni še drugi temeljni bozoni, vendar brez jasne eksperimentalne potrditve (še):
- Higgs Boson - Po standardnem modelu je Higgsov bozon tisti delček, ki povzroči vso maso. 4. julija 2012 so znanstveniki na Velikem hadronskem trkalniku sporočili, da imajo dober razlog, da verjamejo, da so našli dokaze o Higgsovem bozonu. Nadaljnje raziskave potekajo, da bi dobili boljše informacije o natančnih lastnostih delcev. Predvideva se, da bo imel delček vrednost kvantnega vrtenja 0, zato je razvrščen kot bozon.
- Graviton - graviton je teoretični delček, ki še ni bil eksperimentalno odkrit. Ker so vse temeljne sile - elektromagnetizem, močna jedrska sila in šibka jedrska sila - vse pojasnjene v smislu merilnega bozona, ki posreduje silo, je bilo za razlago poskušati uporabiti isti mehanizem gravitacija. Tako dobljeni teoretični delec je graviton, za katerega se predvideva, da ima vrednost kvantnega spin 2.
- Bosonski superpartnerji - V skladu s teorijo o super-simetriji bi imel vsak fermion tako daleč neodkrit bozonični protipostavki. Ker obstaja 12 temeljnih fermionov, bi to kazalo, da - če je supersimetrija resnična - obstaja še 12 temeljnih bozonov, ki še niso bili odkriti, verjetno zato, ker so zelo nestabilni in so propadli druge oblike.
Kompozitni bozoni
Nekateri bozoni nastanejo, ko se dva ali več delcev združijo, da ustvarijo celi-spin delček, na primer:
- Mesoni - Mezoni nastanejo, ko se dva kvarka povežeta skupaj. Ker so kvarki fermioni in imajo napol celi vrti, če sta dva povezana skupaj, potem je zavrtenje dobljenega delca (ki je vsota posameznih vrtljajev) bi bilo celo število, zaradi česar je a bozon.
- Helij-4 atom - Atom helija-4 vsebuje 2 protona, 2 nevtrona in 2 elektrona... in če seštete vse te vrtljaje, boste vsakič na koncu s celim številom. Še posebej je zanimiv helij-4, saj postane hladen, ko se ohladi na ultra nizke temperature, zaradi česar je odličen primer statistike Bose-Einsteina.
Če sledite matematiki, bo kateri koli sestavljeni delček, ki vsebuje celo število fermionov, bozon, ker bo celo število polštevilčnih celic vedno seštevalo celo število.