Boson

Boson  je částice nebo kvazičástice s celočíselnou hodnotou spinu (vnitřní moment hybnosti ), vyjádřenou v jednotkách Diracovy konstanty [2] . Bosony, na rozdíl od fermionů , se řídí Bose-Einsteinovou statistikou , která umožňuje neomezený počet identických částic být v jednom kvantovém stavu [3] .

Bosony byly pojmenovány po indickém fyzikovi Sh. Bose [4] [5] . Termín „boson“ navrhl Paul Dirac [6] .

Systémy dvou nebo více stejných bosonů jsou popsány vlnovými funkcemi , které jsou sudé s ohledem na permutace částic : pro libovolné dvě částice i a j .

Existují elementární (fundamentální) bosony a složené.

Elementární bosony

Většina elementárních bosonů jsou kvanta kalibračních polí, přes která elementární fermiony ( leptony a kvarky ) interagují ve standardním modelu . Mezi tyto kalibrační bosony patří:

• foton ( elektromagnetická interakce ),
• gluon ( silná interakce )
• W ± - a Z - bosony(slabá interakce).

Navíc mezi elementární bosony patří Higgsův boson , který je v elektroslabé teorii zodpovědný za mechanismus vzniku hmot , a dosud neobjevený graviton ( gravitační interakce ) .

Všechny elementární bosony, s výjimkou W ± -bosonů, nemají elektrický náboj. Gluony jsou elektricky neutrální, ale nesou barevný náboj.

W + - a W - - bosony ve vzájemném vztahu působí jako antičástice .

Kalibrační bosony (foton, gluon, W ± - a Z - bosony) mají jednotkový spin, Higgsův boson  nese nulový spin, hypotetický graviton má spin 2.

Vlastnosti fundamentálních bosonů

Kompozitní bosony

Kvantový systém skládající se z libovolného počtu bosonů a sudého počtu fermionů je sám o sobě bosonem. Příklady: jádro se sudým hmotnostním číslem A (protože nukleony  - protony a neutrony  - jsou fermiony a hmotnostní číslo se rovná celkovému počtu nukleonů v jádře); atom nebo iont se sudým součtem počtu elektronů a hmotnostního čísla jádra (protože elektrony jsou také fermiony a celkový počet fermionů v atomu/iontu se rovná součtu počtu nukleonů v jádro a počet elektronů v elektronovém obalu). Současně orbitální hybnost částic, které tvoří kvantový systém, neovlivňuje jeho klasifikaci jako fermion nebo boson, protože všechny orbitální momenty jsou celočíselné a jejich přidání v jakékoli kombinaci k celkovému celočíselnému spinu systému nemůže převeďte jej na poloviční celé číslo (a naopak). Systém obsahující lichý počet fermionů je sám o sobě fermion: jeho celkový spin je vždy poloviční celé číslo. Atom helia-3 sestávající ze dvou protonů, neutronu a dvou elektronů (celkem pět fermionů) je tedy fermion a atom lithia-7 (tři protony, čtyři neutrony, tři elektrony) je boson. U neutrálních atomů se počet elektronů shoduje s počtem protonů, to znamená, že součet počtu elektronů a protonů je vždy sudý, proto je ve skutečnosti klasifikace neutrálního atomu jako boson/fermion určena sudý/lichý počet neutronů v jeho jádře.

Konkrétně složené bosony zahrnují četné dvoukvarkové vázané stavy nazývané mezony . Jako u každého systému dvou (a obecně sudého čísla) fermionů je mezonový spin celočíselný a jeho hodnota v zásadě není omezena (0, 1, 2, 3, ...).

Bosonické hvězdy

Bosonická hvězda je hypotetický astronomický objekt skládající se z bosonů (na rozdíl od obyčejných hvězd sestávajících převážně z fermionů  - elektronů a nukleonů ). Aby tento typ hvězd mohl existovat, musí existovat stabilní bosony s malou hmotností (např. axiony  jsou hypotetické světelné částice považované za jednoho z kandidátů na roli složek temné hmoty ) [7] [8] .

Kvazičástice

Kvazičástice, popisované jako kolektivní excitační kvanta v mnohačásticových systémech (jako je kondenzovaná hmota ), mohou také nést rotaci a jsou klasifikovány jako bosony a fermiony. Bosony jsou zejména fonony („zvuková kvanta“), magnony (kvanta spinových vln v magnetech), rotony (excitace v supratekutém heliu-4).

Poznámky

1. ↑ Úžasný svět uvnitř atomového jádra. Otázky po přednášce Archivováno 15. července 2015 na Wayback Machine , FIAN, 11. září 2007
2. ↑ 1 2 Fyzika atomového jádra. Úvod . msu.ru. _ Získáno 21. dubna 2017. Archivováno z originálu 9. května 2017. (неопр.)
3. ↑ Existuje ve světě elementárních částic supersymetrie? . postnauka.ru _ Získáno 21. dubna 2017. Archivováno z originálu 2. července 2014. (неопр.)
4. ↑ Daigle, Katy . Indie: Dost o Higgsovi, pojďme si probrat boson  (10. července 2012). Archivováno z originálu 16. března 2019. Staženo 22. dubna 2020.
5. ↑ Bal, Hartosh Singh . The Bose in the Boson , blog The New York Times  (19. září 2012). Archivováno z originálu 22. září 2012. Staženo 21. září 2012.
6. ↑ Sanyuk V.I., Sukhanov A.D. Dirac ve fyzice XX století. str. 982-983.
7. ↑ Madsen, Mark S.; Liddle, Andrew R.  Kosmologická formace bosonových hvězd  // Physics Letters B : deník. - 1990. - Sv. 251 , č.p. 4 . - doi : 10.1016/0370-2693(90)90788-8 .
8. ↑ Torres, Diego F.; Capozziello, S.; Lambiase, G. Supermasivní bosonová hvězda v galaktickém centru? (anglicky)  // Physical Review D  : journal. - 2000. - Sv. 62 , č. 10 . - doi : 10.1103/PhysRevD.62.104012 .

Slovníky a encyklopedie	Velká dánština Skvělý norský Velký Rus Britannica (online) Treccani Universalis
V bibliografických katalozích	BNF : 121385414 GND : 4146396-1 J9U : 987007283829805171 LCCN : sh85015918 SUDOC : 029843839