Bosono dalelės apibrėžimas

Dalelių fizikoje, a bozonas yra dalelių rūšis, paklūstanti Bose-Einšteino statistikos taisyklėms. Šie bozonai taip pat turi a kvantinis nugara su yra sveikoji vertė, tokia kaip 0, 1, -1, -2, 2 ir kt. (Palyginimui, yra ir kitų rūšių dalelių, vadinamų fermionai, kurių sukimasis turi pusę sveiko skaičiaus, pvz., 1/2, -1/2, -3/2 ir pan.)

Bosonai kartais vadinami jėgos dalelėmis, nes būtent bozonai kontroliuoja fizinių jėgų, tokių kaip elektromagnetizmas ir galbūt net pati gravitacija, sąveiką.

Bosono vardas kilęs iš Indijos fiziko Satyendra Nath Bose pavardės, kuris yra puikus fizikas iš XX amžiaus pradžioje jis dirbo kartu su Albertu Einšteinu, kad sukurtų analizės metodą, vadinamą Bose-Einšteinu statistika. Stengiantis iki galo suprasti Plancko dėsnį (termodinaminės pusiausvyros lygtis, kuri išėjo iš Maxo Plancko darbo juodųjų kūnų radiacija problema), Bose'as pirmą kartą pasiūlė metodą 1924 m. dokumente, bandydamas išanalizuoti fotonų elgesį. Jis nusiuntė popierių Einšteinui, kuris sugebėjo jį paskelbti... ir tada išplėtė Bose samprotavimus ne tik už fotonus, bet ir apie materijos daleles.

Vienas dramatiškiausių Bose-Einšteino statistikos padarinių yra prognozė, kad bozonai gali persidengti ir kartu egzistuoti su kitais boonais. Kita vertus, fermionai to negali padaryti, nes seka Pauliaus atskirties principas (chemikai daugiausia dėmesio skiria tam, kaip Paulio išskyrimo principas veikia elektronų elgseną orbitoje aplink atominį branduolį.) Dėl šios priežasties fotonai gali tapti lazeris o kai kurios materijos sugeba sudaryti egzotinę būseną a Bose-Einšteino kondensatas.

Pagal standartinį kvantinės fizikos modelį yra keletas pagrindinių bosonų, kurie nėra sudaryti iš mažesnių dalelės. Tai apima pagrindinius matuoklių bozonus, daleles, kurios tarpininkauja pagrindinės fizikos jėgos (išskyrus sunkio jėgas, prie kurių prieisime akimirksniu). Šie keturi matuoklių bozonai sukosi 1 ir buvo visi eksperimentiškai stebimi:

• Fotonas - Fotonai, žinomi kaip šviesos dalelė, perduoda visą elektromagnetinę energiją ir veikia kaip matuoklis bozonas, kuris perduoda elektromagnetinių sąveikų jėgą.
• Gluonas - Klonai tarpininkauja stiprios branduolinės jėgos, kuri jungiasi, sąveikoms kvarkai suformuoti protonai ir neutronai ir taip pat sulaiko protonus ir neutronus kartu atomo branduolyje.
• W Bosonas - Vienas iš dviejų matuoklių bozonų, tarpininkaujant silpnai branduolinei jėgai.
• Z Bosonas - Vienas iš dviejų matuoklių bozonų, tarpininkaujant silpnai branduolinei jėgai.

Be to, kas išdėstyta pirmiau, numatomi ir kiti pagrindiniai bozonai, tačiau be aiškaus eksperimentinio patvirtinimo (dar):

• Higso Bosono - Pagal standartinį modelį, Higso Bosonas yra ta dalelė, kuri sukuria visą masę. 2012 m. Liepos 4 d. „Large Hadron Collider“ mokslininkai paskelbė turintys svarią priežastį manyti, kad rado įrodymų apie Higso Bosoną. Tęsiami tolesni tyrimai, siekiant gauti daugiau informacijos apie tikslias dalelių savybes. Prognozuojama, kad dalelės kvantinė sukinio vertė yra 0, todėl ji klasifikuojama kaip bozonas.
• Gravitonas - Gravitonas yra teorinė dalelė, kuri dar nebuvo eksperimentiškai nustatyta. Visos kitos pagrindinės jėgos - elektromagnetizmas, stipri branduolinė jėga ir silpna branduolinė jėga - yra paaiškintos Kai jėga buvo tarpininkaujama matuoklio bozono terminais, buvo natūralu bandyti paaiškinti naudojant tą patį mechanizmą gravitacija. Gauta teorinė dalelė yra gravitonas, kurio prognozuojama kvantinė sukinio vertė yra 2.
• „Bosonic Superpartners“ - Pagal supersimetrijos teoriją kiekvienas fermionas turėtų iki šiol nepastebėtą bozoninį atitikmenį. Kadangi yra 12 pagrindinių fermijų, tai rodo, kad - jei teisinga supersimetrija - yra dar 12 pamatiniai bosonai, kurie dar nebuvo aptikti, greičiausiai todėl, kad jie yra labai nestabilūs ir suskilo į kitos formos.

Kai kurie bozonai susidaro, kai dvi ar daugiau dalelių susilieja, kad būtų sukurta dalelė, sukasi kaip sveikasis skaičius, pavyzdžiui:

• Mesonai - Mezonai susidaro, kai du kvarkai jungiasi. Kadangi kvarkai yra fermionai ir turi pusinius sveikus sukimus, jei du iš jų yra sujungti, tada nugara gautos dalelės (kuri yra atskirų sukinių suma) būtų sveikasis skaičius, todėl a bozonas.
• Helio-4 atomas - Helio-4 atome yra 2 protonai, 2 neutronai ir 2 elektronai... ir jei sudėsite visus tuos sukimus, kiekvieną kartą turėsite sveiką skaičių. Helis-4 ypač vertas, nes atvėsęs iki labai žemos temperatūros jis tampa super skysčiu, todėl tai yra puikus Bose-Einšteino statistikos pavyzdys.

Jei sekate matematiką, bet kuri sudėtinė dalelė, kurioje yra lyginis skaičius fermionų, bus bozonas, nes lygus skaičius pusdalių visada bus pridedamas prie sveikojo skaičiaus.