Bozon

Z Wikipedii

W fizyce cząstek bozony (ang. boson od nazwiska fizyka Satyendra Bose), są cząstkami posiadającymi spin całkowity. Większość bozonów to cząstki złożone, jednakże 12 z nich (tak zwane bozony cechowania) są cząstkami elementarnymi, niezłożonymi z mniejszych cząstek (cząstki fundamentalne).

[edytuj] Właściwości bozonów

Każda cząstka jest bozonem lub fermionem, zależnie od posiadanego spinu - twierdzenie statystyki spinowej narzuca wynikającą z niego statystykę kwantową, która odróżnia fermiony od bozonów. Zgodnie z Modelem Standardowym fermiony są cząstkami elementarnymi "materii", natomiast bozony przenoszą oddziaływania.

W związku ze spinem całkowitym, nieoddziałujące bozony podlegają statystyce Bosego–Einsteina. Jedną z jej konsekwencji jest istnienie kondensatu Bosego–Einsteina, „piątego” stanu skupienia materii, w którym dowolna liczba bozonów może dzielić ten sam stan kwantowy. Kondensat Bosego-Einsteina nie ma jak dotąd żadnego praktycznego zastosowania. Pozwala natomiast na obserwowanie efektów kwantowych w skali makroskopowej np. poprzez swobodny spadek kondensatu w ziemskim polu grawitacyjnym można eksperymentalnie pokazać zasadę nieoznaczoności Heisenberga.

Oddziaływania wirtualnych bozonów z rzeczywistymi fermionami nazywamy oddziaływaniami podstawowymi. Zachowanie pędu w tych oddziaływaniach objawia się matematycznie we wszystkich znanych siłach. Bozony uczestniczące w tych oddziaływaniach nazywamy bozonami cechowania. Są to:

• dwa bozony W i jeden Z (oddziaływanie słabe)
• osiem gluonów (oddziaływanie silne)
• foton (oddziaływanie elektromagnetyczne)
• hipotetyczny grawiton pośredniczący w grawitacji.

Cząstki złożone z kilku innych cząstek (tak jak protony lub neutrony) mogą być zarówno fermionami i bozonami, zależnie od ich całkowitego spinu. Z tego powodu wiele jąder atomowych jest bozonami. Pomimo tego, że cząstki tworzące jądra, t.j. proton, neutron, a także krążące wokół jądra elektrony, są fermionami, możliwe jest by jeden pierwiastek (na przykład hel) miał izotopy będące fermionami (n.p. ³He) i inne będące bozonami (n.p. ⁴He). (³He) jest złożony z jednego neutronu i dwóch protonów [PNP]. Podobnie deuter (²H), złożony z jednego protonu i jednego neutronu [NP] jest bozonem, podczas gdy tryt (³H), który jest złożony z dwóch neutronów i jednego protonu [NPN] jest fermionem.

Różnica pomiędzy statystykami bozonów i fermionów istnieje wyłącznie przy dużych gęstościach – kiedy ich funkcje zachodzą na siebie. W niskich gęstościach, obydwie statystyki redukują się do statystyki Maxwella-Boltzmanna, więc zarówno bozony i fermiony zachowują się jak cząsteczki klasyczne.

[edytuj] Przykłady bozonów

• każda cząstka o spinie całkowitym
• jądra deuteru
• atomy helu-4
• atomy sodu-23
• fotony, przenoszące oddziaływania elektromagnetyczne
• bozony W i Z, przenoszące oddziaływania słabe
• gluony
• fonony
• bozony Higgsa

[edytuj] Zobacz też

• anyon