什么是博森?

在粒子物理學中,boson是一種服從Bose Einstein統(tǒng)計規(guī)則的粒子。這些bosons也有一個量子自旋,包含一個整數(shù)值,如0,1,-1,-2,2等。(相比之下,還有其他類型的粒子,稱為費米子,具有半整數(shù)自旋,如1/2,-1/2,-3/2等。)

什么'關于博森如此特殊?

Bosons有時被稱為力粒子,因為它是控制物理力相互作用的Bosons,例如電磁學,甚至可能是重力本身。

博森這個名字來自印度物理學家Satyendra Nath Bose的姓氏,他是二十世紀初的杰出物理學家,他與阿爾伯特·愛因斯坦合作開發(fā)了一種名為博斯·愛因斯坦統(tǒng)計的分析方法。為了充分理解普朗克定律(Max-Planck'得出的熱力學平衡方程;關于黑體輻射問題的研究),Bose在1924年的一篇論文中首次提出了這種方法,試圖分析光子的行為。他把這篇論文發(fā)送給愛因斯坦,愛因斯坦能夠把它發(fā)表出來。。。然后繼續(xù)擴展Bose'的推理不僅僅是光子,而且還適用于物質(zhì)粒子。

Bose Einstein統(tǒng)計最顯著的影響之一是預測bosons可以與其他bosons重疊并共存。另一方面,費米子不能做到這一點,因為它們遵循Pauli排斥原理(化學家主要關注Pauli排斥原理影響原子核周圍軌道中電子行為的方式)。因此,它是可能的光子變成激光,一些物質(zhì)能夠形成a的奇特狀態(tài)博斯愛因斯坦冷凝物。

基本Bosons

根據(jù)量子物理的標準模型,有許多基本的bosons,它們沒有組成較小的顆粒。這包括基本的規(guī)格凸起,介導物理基本力的粒子(重力除外,我們可以在一段時間內(nèi)找到)。這四個規(guī)格的凸起具有自旋1并且已經(jīng)通過實驗觀察到:

  • 光子-被稱為光粒子,光子攜帶所有電磁能量,并充當介導電磁相互作用力的儀表波森。
  • Gluon-Gluon介導強核力的相互作用,強核力結(jié)合在一起形成質(zhì)子和中子,并保持質(zhì)子和中性粒細胞在一個原子's核內(nèi)聚集在一起。
  • W Boson-介導弱核力的兩個規(guī)格凸起之一。
  • Z Boson-介導弱核力的兩個規(guī)格凸起之一。

除上述內(nèi)容外,還預測了其他基本BOSON,但尚未得到明確的實驗確認(尚未):

  • Higgs-Boson-根據(jù)標準模型,Higgs-Boson是產(chǎn)生所有質(zhì)量的粒子。2012年7月4日,大型強子對撞機的科學家宣布他們有充分的理由相信他們海底世界小知識'd找到了Higgs Boson的證據(jù)。正在進行進一步的研究以試圖獲得關于粒子的更好信息。預測該粒子的量子自旋值為0,這就是為什么它被歸類為boson的原因。
  • Graviton-Graviton是一種尚未經(jīng)過實驗檢測的理論粒子。由于其他基本力-電磁學,強核力和弱核力-都是用介導力的儀表柱來解釋的,因此嘗試使用相同的機制來解釋重力是很自然的。得到的理論粒子是重力,預計其量子自旋值為2.
  • Bosonic Superpartners-在超對稱理論下,每個費米子都會有一個迄今未被發(fā)現(xiàn)的Bosonic對應物。由于有12個基本費米子,這表明-如果超對稱是真的-還有另外12個基本波峰尚未被檢測到,可能是因為它們非常不穩(wěn)定并且已經(jīng)衰減成其他形式。

復合凸起

當兩個或多個粒子結(jié)合在一起以產(chǎn)生整數(shù)自旋粒子時形成一些凸起,例如:

    當兩個QUARK結(jié)合在一起時形成
  • Mesons-Mesons。由于QUARK是費米子并且具有半整數(shù)自旋,如果它們中的兩個鍵合在一起,那么所得粒子的自旋(這是單個自旋的總和)將是一個整數(shù),使其成為一個凸起。
  • 氦-4原子-氦-4原子含有2個質(zhì)子,2個中子和2個電子。。。如果你把所有這些旋轉(zhuǎn)加起來,你每次都會得到一個整數(shù)。氦-4特別值得注意,因為它在冷卻到超低溫時會變成超流體,使其成為Bose Einstein行動統(tǒng)計的一個很好的例子。

如果你遵循數(shù)學,任何包含偶數(shù)費米子的復合粒子都將是一個波森,因為偶數(shù)個半整數(shù)總是會加起來一個整數(shù)。