Boson

En boson  är en partikel eller kvasi -partikel med ett heltalsvärde av spinn (inneboende rörelsemängd ), uttryckt i enheter av Dirac-konstanten [2] . Bosoner, till skillnad från fermioner , lyder Bose-Einstein-statistiken , som tillåter ett obegränsat antal identiska partiklar att vara i ett kvanttillstånd [3] .

Bosoner uppkallades efter den indiske fysikern Sh. Bose [4] [5] . Termen "boson" föreslogs av Paul Dirac [6] .

System med två eller flera identiska bosoner beskrivs av vågfunktioner som är jämna med avseende på permutationer av partiklar : för vilka två partiklar som helst i och j .

Det finns elementära (fundamentala) bosoner och sammansatta.

Elementära bosoner

De flesta elementära bosoner är kvanta av mätfälten, genom vilka elementära fermioner ( leptoner och kvarkar ) interagerar i standardmodellen . Dessa mätare bosoner inkluderar:

• foton ( elektromagnetisk interaktion ),
• gluon ( stark interaktion )
• W ± - och Z -bosoner(svag interaktion).

Dessutom inkluderar elementära bosoner Higgs-bosonen , som är ansvarig för mekanismen för uppkomsten av massor i den elektrosvaga teorin , och gravitonen ( gravitationsinteraktion ) som hittills inte har upptäckts .

Alla elementära bosoner, med undantag för W ± -bosoner, har ingen elektrisk laddning. Gluoner är elektriskt neutrala men har en färgladdning.

W + - och W - bosoner i förhållande till varandra fungerar som antipartiklar .

Gauge-bosoner (foton, gluon, W ± - och Z - bosoner) har ett enhetsspinn, Higgs-bosonen  har ett nollspinn, den hypotetiska gravitonen har ett spinn på 2.

Egenskaper för fundamentala bosoner

Sammansatta bosoner

Ett kvantsystem som består av ett godtyckligt antal bosoner och ett jämnt antal fermioner är i sig en boson. Exempel: en kärna med ett jämnt massnummer A (eftersom nukleoner  - protoner och neutroner  - är fermioner, och masstalet är lika med det totala antalet nukleoner i kärnan); en atom eller jon med en jämn summa av antalet elektroner och kärnans massatal (eftersom elektroner också är fermioner, och det totala antalet fermioner i en atom/jon är lika med summan av antalet nukleoner i kärna och antalet elektroner i elektronskalet). Samtidigt påverkar orbitalmomentet för partiklarna som utgör kvantsystemet inte dess klassificering som en fermion eller boson, eftersom alla orbitala moment är heltal, och att lägga till dem i valfri kombination till systemets totala heltalsspin förvandla det till ett halvt heltal (och vice versa ). Ett system som innehåller ett udda antal fermioner är i sig en fermion: dess totala spin är alltid ett halvt heltal. Så en helium-3- atom , bestående av två protoner, en neutron och två elektroner (totalt fem fermioner) är en fermion, och en litium-7- atom (tre protoner, fyra neutroner, tre elektroner) är en boson. För neutrala atomer sammanfaller antalet elektroner med antalet protoner, det vill säga summan av antalet elektroner och protoner är alltid jämn, därför bestäms faktiskt klassificeringen av en neutral atom som en boson/fermion av det jämna/udda antalet neutroner i dess kärna.

I synnerhet inkluderar sammansatta bosoner många tvåkvarkbundna tillstånd som kallas mesoner . Som med alla system med två (och i allmänhet ett jämnt antal) fermioner, är mesonspinnet heltal, och dess värde är i princip inte begränsat (0, 1, 2, 3, ...).

Bosonic stjärnor

En bosonisk stjärna är ett hypotetiskt astronomiskt föremål som består av bosoner (till skillnad från vanliga stjärnor , huvudsakligen bestående av fermioner  - elektroner och nukleoner ). För att denna typ av stjärnor ska existera måste det finnas stabila bosoner med liten massa (till exempel är axioner  hypotetiska ljuspartiklar som anses vara en av kandidaterna för rollen som komponenter i mörk materia ) [7] [8] .

Kvasipartiklar

Kvasipartiklar, som beskrivs som kollektiva excitationskvanta i system med många partiklar (som kondenserad materia ), kan också bära spinn och klassificeras som bosoner och fermioner. I synnerhet är bosoner fononer ("ljudkvantor"), magnoner (kvanta av spinnvågor i magneter), rotoner (excitationer i superfluid helium-4).

Anteckningar

1. ↑ Den fantastiska världen inuti atomkärnan. Frågor efter föreläsningen Arkiverad 15 juli 2015 på Wayback Machine , FIAN, 11 september 2007
2. ↑ 1 2 Atomkärnans fysik. Introduktion . msu.ru. _ Hämtad 21 april 2017. Arkiverad från originalet 9 maj 2017. (obestämd)
3. ↑ Finns det supersymmetri i elementarpartiklarnas värld? . postnauka.ru . Hämtad 21 april 2017. Arkiverad från originalet 2 juli 2014. (obestämd)
4. ↑ Daigle, Katy . Indien: Nog om Higgs, låt oss diskutera bosonen  (10 juli 2012). Arkiverad från originalet den 16 mars 2019. Hämtad 22 april 2020.
5. ↑ Bal, Hartosh Singh . The Bose in the Boson , New York Times -bloggen  (19 september 2012). Arkiverad från originalet den 22 september 2012. Hämtad 21 september 2012.
6. ↑ Sanyuk V.I., Sukhanov A.D. Dirac i fysik under XX-talet. sid. 982-983.
7. ↑ Madsen, Mark S.; Liddle, Andrew R.  The cosmological formation of boson stars  // Physics Letters B : journal. - 1990. - Vol. 251 , nr. 4 . - doi : 10.1016/0370-2693(90)90788-8 .
8. ↑ Torres, Diego F.; Capozziello, S.; Lambiase, G. Supermassiv bosonstjärna i det galaktiska centrumet? (engelska)  // Physical Review D  : journal. - 2000. - Vol. 62 , nr. 10 . - doi : 10.1103/PhysRevD.62.104012 .

Ordböcker och uppslagsverk	Stor dansk Stor norsk Stor ryss Britannica (online) Treccani Universalis
I bibliografiska kataloger	BNF : 121385414 GND : 4146396-1 J9U : 987007283829805171 LCCN : sh85015918 SUDOC : 029843839