Boson

En boson  er en partikel eller kvasi -partikel med en heltalsværdi af spin (intrinsic vinkelmomentum ), udtrykt i enheder af Dirac-konstanten [2] . Bosoner, i modsætning til fermioner , adlyder Bose-Einstein-statistikker , som tillader et ubegrænset antal identiske partikler at være i én kvantetilstand [3] .

Bosoner blev opkaldt efter den indiske fysiker Sh. Bose [4] [5] . Udtrykket "boson" blev foreslået af Paul Dirac [6] .

Systemer med to eller flere identiske bosoner er beskrevet ved bølgefunktioner, der er lige med hensyn til permutationer af partikler : for to partikler i og j .

Der er elementære (fundamentale) bosoner og sammensatte.

Elementære bosoner

De fleste elementære bosoner er kvanter af målefelterne, gennem hvilke elementære fermioner ( leptoner og kvarker ) interagerer i standardmodellen . Disse målebosoner inkluderer:

• foton ( elektromagnetisk interaktion ),
• gluon ( stærk interaktion )
• W ± - og Z -bosoner(svag interaktion).

Derudover inkluderer elementære bosoner Higgs-bosonen , som er ansvarlig for mekanismen for fremkomsten af ​​masser i den elektrosvage teori , og gravitonen ( tyngdekraftsinteraktion ) , som ikke er blevet opdaget hidtil .

Alle elementære bosoner, med undtagelse af W ± -bosoner, har ikke en elektrisk ladning. Gluoner er elektrisk neutrale, men bærer en farveladning.

W + - og W - bosoner i forhold til hinanden fungerer som antipartikler .

Gauge bosoner (foton, gluon, W ± - og Z - bosoner) har et enhedsspin, Higgs bosonen  har et nul spin, den hypotetiske graviton har et spin på 2.

Egenskaber for fundamentale bosoner

Sammensatte bosoner

Et kvantesystem bestående af et vilkårligt antal bosoner og et lige antal fermioner er i sig selv en boson. Eksempler: en kerne med et lige massetal A (da nukleoner  - protoner og neutroner  - er fermioner, og massetallet er lig med det samlede antal nukleoner i kernen); et atom eller ion med en lige sum af antallet af elektroner og massen af ​​kernen (da elektroner også er fermioner, og det samlede antal fermioner i et atom/ion er lig med summen af ​​antallet af nukleoner i kerne og antallet af elektroner i elektronskallen). Samtidig påvirker kredsløbsmomentet af partiklerne, der udgør kvantesystemet, ikke dets klassificering som en fermion eller boson, da alle kredsløbsmomenter er heltal, og at tilføje dem i en hvilken som helst kombination til systemets samlede heltalsspin ikke kan gør det til et halvt heltal (og omvendt). Et system, der indeholder et ulige antal fermioner, er i sig selv en fermion: dets samlede spin er altid et halvt heltal. Så et helium-3- atom , der består af to protoner, en neutron og to elektroner (i alt fem fermioner) er en fermion, og et lithium-7- atom (tre protoner, fire neutroner, tre elektroner) er en boson. For neutrale atomer falder antallet af elektroner sammen med antallet af protoner, det vil sige, at summen af ​​antallet af elektroner og protoner altid er lige, derfor er klassificeringen af ​​et neutralt atom som en boson/fermion faktisk bestemt af det lige/ulige antal neutroner i dens kerne.

Især omfatter sammensatte bosoner adskillige to -kvarkbundne tilstande kaldet mesoner . Som med ethvert system med to (og generelt et lige tal) fermioner, er mesonspindet heltal, og dets værdi er i princippet ikke begrænset (0, 1, 2, 3, ...).

Bosonic stjerner

En bosonisk stjerne er et hypotetisk astronomisk objekt bestående af bosoner (i modsætning til almindelige stjerner , der hovedsageligt består af fermioner  - elektroner og nukleoner ). For at denne type stjerner kan eksistere, skal der være stabile bosoner med en lille masse (for eksempel er aksioner  hypotetiske lyspartikler, der betragtes som en af ​​kandidaterne til rollen som komponenter i mørkt stof ) [7] [8] .

Kvasipartikler

Kvasipartikler, beskrevet som kollektive excitationskvanter i mange-partikelsystemer (såsom kondenseret stof ), kan også bære spin og er klassificeret som bosoner og fermioner. Især bosoner er fononer ("lydkvanter"), magnoner (kvanter af spinbølger i magneter), rotoner (excitationer i superfluid helium-4).

Noter

1. ↑ Den fantastiske verden inde i atomkernen. Spørgsmål efter foredraget Arkiveret 15. juli 2015 på Wayback Machine , FIAN, 11. september 2007
2. ↑ 1 2 Atomkernens fysik. Introduktion . msu.ru. _ Hentet 21. april 2017. Arkiveret fra originalen 9. maj 2017. (ubestemt)
3. ↑ Er der supersymmetri i elementarpartiklernes verden? . postnauka.ru . Hentet 21. april 2017. Arkiveret fra originalen 2. juli 2014. (ubestemt)
4. ↑ Daigle, Katy . Indien: Nok om Higgs, lad os diskutere bosonen  (10. juli 2012). Arkiveret fra originalen den 16. marts 2019. Hentet 22. april 2020.
5. ↑ Bal, Hartosh Singh . The Bose in the Boson , The New York Times blog  (19. september 2012). Arkiveret fra originalen den 22. september 2012. Hentet 21. september 2012.
6. ↑ Sanyuk V.I., Sukhanov A.D. Dirac i fysik i det XX århundrede. s. 982-983.
7. ↑ Madsen, Mark S.; Liddle, Andrew R.  Den kosmologiske dannelse af bosonstjerner  // Physics Letters B : journal. - 1990. - Bd. 251 , nr. 4 . - doi : 10.1016/0370-2693(90)90788-8 .
8. ↑ Torres, Diego F.; Capozziello, S.; Lambiase, G. Supermassiv bosonstjerne i det galaktiske centrum? (engelsk)  // Physical Review D  : journal. - 2000. - Vol. 62 , nr. 10 . - doi : 10.1103/PhysRevD.62.104012 .

Ordbøger og encyklopædier	Flot dansk Fantastisk norsk Stor russer Britannica (online) Treccani Universalis
I bibliografiske kataloger	BNF : 121385414 GND : 4146396-1 J9U : 987007283829805171 LCCN : sh85015918 SUDOC : 029843839