什么是博森?

在粒子物理学中,boson是一种服从Bose Einstein统计规则的粒子。这些bosons也有一个量子自旋,包含一个整数值,如0,1,-1,-2,2等。(相比之下,还有其他类型的粒子,称为费米子,具有半整数自旋,如1/2,-1/2,-3/2等。)

什么'关于博森如此特殊?

Bosons有时被称为力粒子,因为它是控制物理力相互作用的Bosons,例如电磁学,甚至可能是重力本身。

博森这个名字来自印度物理学家Satyendra Nath Bose的姓氏,他是二十世纪初的杰出物理学家,他与阿尔伯特·爱因斯坦合作开发了一种名为博斯·爱因斯坦统计的分析方法。为了充分理解普朗克定律(Max-Planck'得出的热力学平衡方程;关于黑体辐射问题的研究),Bose在1924年的一篇论文中首次提出了这种方法,试图分析光子的行为。他把这篇论文发送给爱因斯坦,爱因斯坦能够把它发表出来。。。然后继续扩展Bose'的推理不仅仅是光子,而且还适用于物质粒子。

Bose Einstein统计最显着的影响之一是预测bosons可以与其他bosons重叠并共存。另一方面,费米子不能做到这一点,因为它们遵循Pauli排斥原理(化学家主要关注Pauli排斥原理影响原子核周围轨道中电子行为的方式)。因此,它是可能的光子变成激光,一些物质能够形成a的奇特状态博斯爱因斯坦冷凝物。

基本Bosons

根据量子物理的标准模型,有许多基本的bosons,它们没有组成较小的颗粒。这包括基本的规格凸起,介导物理基本力的粒子(重力除外,我们可以在一段时间内找到)。这四个规格的凸起具有自旋1并且已经通过实验观察到:

  • 光子-被称为光粒子,光子携带所有电磁能量,并充当介导电磁相互作用力的仪表波森。
  • Gluon-Gluon介导强核力的相互作用,强核力结合在一起形成质子和中子,并保持质子和中性粒细胞在一个原子's核内聚集在一起。
  • W Boson-介导弱核力的两个规格凸起之一。
  • Z Boson-介导弱核力的两个规格凸起之一。

除上述内容外,还预测了其他基本BOSON,但尚未得到明确的实验确认(尚未):

  • Higgs-Boson-根据标准模型,Higgs-Boson是产生所有质量的粒子。2012年7月4日,大型强子对撞机的科学家宣布他们有充分的理由相信他们海底世界小知识'd找到了Higgs Boson的证据。正在进行进一步的研究以试图获得关于粒子的更好信息。预测该粒子的量子自旋值为0,这就是为什么它被归类为boson的原因。
  • Graviton-Graviton是一种尚未经过实验检测的理论粒子。由于其他基本力-电磁学,强核力和弱核力-都是用介导力的仪表柱来解释的,因此尝试使用相同的机制来解释重力是很自然的。得到的理论粒子是重力,预计其量子自旋值为2.
  • Bosonic Superpartners-在超对称理论下,每个费米子都会有一个迄今未被发现的Bosonic对应物。由于有12个基本费米子,这表明-如果超对称是真的-还有另外12个基本波峰尚未被检测到,可能是因为它们非常不稳定并且已经衰减成其他形式。

复合凸起

当两个或多个粒子结合在一起以产生整数自旋粒子时形成一些凸起,例如:

    当两个QUARK结合在一起时形成
  • Mesons-Mesons。由于QUARK是费米子并且具有半整数自旋,如果它们中的两个键合在一起,那么所得粒子的自旋(这是单个自旋的总和)将是一个整数,使其成为一个凸起。
  • 氦-4原子-氦-4原子含有2个质子,2个中子和2个电子。。。如果你把所有这些旋转加起来,你每次都会得到一个整数。氦-4特别值得注意,因为它在冷却到超低温时会变成超流体,使其成为Bose Einstein行动统计的一个很好的例子。

如果你遵循数学,任何包含偶数费米子的复合粒子都将是一个波森,因为偶数个半整数总是会加起来一个整数。