Bozon Parçacığının Tanımı

Parçacık fiziğinde, bozon Bose-Einstein istatistiklerinin kurallarına uyan bir parçacık türüdür. Bu bozonların ayrıca kuantum dönüşü ile 0, 1, -1, -2, 2 vb. bir tamsayı değeri içerir. (Karşılaştırma olarak, adlandırılan diğer parçacık türleri vardır fermiyonlar, 1/2, -1/2, -3/2 vb. gibi yarı tamsayı döndürmeye sahip.)

Bozonlara bazen kuvvet parçacıkları denir, çünkü elektromanyetizma ve muhtemelen yer çekiminin kendisi gibi fiziksel kuvvetlerin etkileşimini kontrol eden bozonlardır.

Boynuz adı, Hintli bir fizikçi Satyendra Nath Bose soyadından geliyor. Bose-Einstein adlı bir analiz yöntemi geliştirmek için Albert Einstein ile birlikte çalışan yirminci yüzyılın başlarında İstatistik. Planck yasasını (Max Planck'ın aşağıdakiler üzerindeki çalışmalarından çıkan termodinamik denge denklemini) tam olarak anlamak için siyah vücut radyasyonu Sorun), Bose ilk olarak yöntemi fotonların davranışını analiz etmeye çalışan 1924 tarihli bir makalede önerdi. Makaleyi yayınlayabilen Einstein'a gönderdi... ve daha sonra Bose'un akıl yürütmesini sadece fotonların ötesine genişletmeye devam etti, aynı zamanda madde parçacıklarına da başvurdu.

Bose-Einstein istatistiklerinin en dramatik etkilerinden biri, bozonların üst üste binebileceği ve diğer bozonlarla bir arada yaşayabileceği tahminidir. Diğer yandan, fermiyonlar bunu yapamazlar, çünkü onlar Pauli Dışlama İlkesi (kimyagerler öncelikle Pauli Dışlama Prensibi'nin bir atom çekirdeği etrafındaki yörüngedeki elektronların davranışını nasıl etkilediğine odaklanırlar.) Bu nedenle, fotonların lazer ve bazı maddeler, Bose-Einstein kondensatı.

Kuantum fiziğinin Standart Modeline göre, daha küçük olmayan bir dizi temel bozon vardır. parçacıklar. Bu temel gösterge bozonlarını, aracılık eden parçacıkları içerir. fiziğin temel kuvvetleri (bir anda alacağımız yerçekimi hariç). Bu dört gösterge bozonu spin 1'e sahiptir ve hepsi deneysel olarak gözlemlenmiştir:

• Foton - Işık parçacığı olarak bilinen fotonlar tüm elektromanyetik enerjiyi taşırlar ve elektromanyetik etkileşimlerin gücüne aracılık eden gösterge bozonu gibi davranırlar.
• gluon Gluonlar, birbirine bağlanan güçlü nükleer kuvvetin etkileşimlerine aracılık eder kuarklar oluşturmak üzere protonlar ve nötronlar ve ayrıca protonları ve nötronları bir atom çekirdeği içinde bir arada tutar.
• W Bozonu - Zayıf nükleer kuvvete aracılık etmede yer alan iki gösterge bozonundan biri.
• Z Bozonu - Zayıf nükleer kuvvete aracılık etmede yer alan iki gösterge bozonundan biri.

Yukarıdakilere ek olarak, öngörülen diğer temel bozonlar da vardır, ancak net bir deney onayı olmadan (henüz):

• Higgs Bozonu - Standart Modele göre, Higgs Bozonu tüm kütleye yol açan parçacıktır. 4 Temmuz 2012'de Büyük Hadron Çarpıştırıcısı'ndaki bilim adamları, Higgs Bozonu'nun kanıtlarını bulduklarına inanmak için iyi bir nedenleri olduğunu açıkladılar. Parçacığın kesin özellikleri hakkında daha iyi bilgi edinmek için daha fazla araştırma devam etmektedir. Parçacığın kuantum spin değerinin 0 olduğu tahmin edilmektedir, bu yüzden bir bozon olarak sınıflandırılır.
• Graviton - Graviton henüz deneysel olarak tespit edilmemiş teorik bir parçacıktır. Diğer temel kuvvetlerin (elektromanyetizma, güçlü nükleer kuvvet ve zayıf nükleer kuvvet) hepsi açıklandığı için kuvvete aracılık eden bir gösterge bozonu açısından, aynı mekanizmayı açıklamak için sadece doğaldı. Yerçekimi. Ortaya çıkan teorik parçacık, kuantum spin değerinin 2 olduğu tahmin edilen gravitondur.
• Bosonik Süper Partiler - Süpersimetri teorisi altında, her fermiyonun bugüne kadar tespit edilmemiş bir bosonik karşılığı vardır. 12 temel fermiyon olduğundan, süpersimetri doğruysa 12 tane daha var Muhtemelen oldukça kararsız oldukları ve çürüttükleri için henüz tespit edilmemiş temel bozonlar diğer formlar.

Bazı bozonlar, iki veya daha fazla parçacık bir tamsayı-spin parçacığı oluşturmak için bir araya geldiğinde oluşur, örneğin:

• Mezonlar - İki kuark birbirine bağlandığında mezonlar oluşur. Kuarklar fermiyonlar ve ikisinin birbirine bağlanması durumunda yarı-tamsayı spinleri olduğundan, spin sonuçta ortaya çıkan parçacığın (tek tek spinlerin toplamı) bir tamsayı olacağını ve bozon.
• Helyum-4 atomu - Bir helyum-4 atomu 2 proton, 2 nötron ve 2 elektron içerir... ve tüm bu dönüşleri toplarsanız, her seferinde bir tamsayı elde edersiniz. Helyum-4 özellikle dikkat çekicidir, çünkü ultra düşük sıcaklıklara kadar soğutulduğunda aşırı akışkan hale gelir ve bu da onu Bose-Einstein istatistiklerinin mükemmel bir örneği haline getirir.

Matematiği takip ediyorsanız, eşit sayıda fermantasyon içeren herhangi bir kompozit parçacık bir bozon olacaktır, çünkü çift sayıda tamsayı her zaman bir tamsayıya eklenir.