У физици честица, а бозон је врста честица која поштује правила Босе-Аинстеинове статистике. Ови бозони такође имају а квантно спиновање са садржи цела вредност, као што су 0, 1, -1, -2, 2, итд. (За поређење, постоје друге врсте честица, назване фермиони, који имају полу-цео спин, као што су 1/2, -1/2, -3/2, итд.)
Шта је тако посебно у вези са Босоном?
Бозони се понекад називају честицама силе, јер бозони контролишу интеракцију физичких сила, као што су електромагнетизам и вероватно сама гравитација.
Име бозон долази од презимена индијског физичара Сатиендра Натх Босе, сјајног физичара из почетком двадесетог века који је сарађивао са Албертом Ајнштајном на развоју аналитичке методе која се зове Босе-Ајнштајн статистика. У настојању да у потпуности разумемо Планцков закон (једнаџба термодинамичке равнотеже која је произашла из рада Макса Планцка о зрачење црних тела проблем), Босе је први предложио методу у раду из 1924. године покушавајући да анализира понашање фотона. Послао је чланак Ајнштајну, који је успео да га објави... а затим је продужио Босеово расуђивање изван пуких фотона, али и да се односи на честице материје.
Један од најдраматичнијих ефеката статистике Босе-Ајнштајна је предвиђање да се бозони могу преклапати и коегзистирати са другим бозонима. Фермиони, с друге стране, то не могу, јер следе Принцип искључења из Паула (хемичари се првенствено фокусирају на начин на који Паулијево начело искључења утиче на понашање електрона у орбити око атомског језгра.) Због тога је могуће да фотони постану ласер а нека материја је у стању да формира егзотично стање а Босе-Ајнштајнов кондензат.
Темељни бозони
Према Стандардном моделу квантне физике, постоји велики број основних бозона који се не састоје од мањих честице. Ово укључује основне бозонске бозоне, честице које посредују основне силе физике (осим гравитације, до које ћемо доћи у тренутку). Ова четири калибра бозона су се вртила 1 и сви су експериментално посматрани:
- Пхотон - Познати као честица светлости, фотони носе сву електромагнетну енергију и делују као бозон калибра који посредује силу електромагнетних интеракција.
- Глуон - Глуони посредују у интеракцији јаке нуклеарне силе, која се веже заједно кваркови да се формира протони и неутрони и такође држи протоне и неутроне заједно у језгру атома.
- В Босон - Један од два калибра који су били укључени у посредовање слабе нуклеарне силе.
- З Босон - Један од два калибра који су били укључени у посредовање слабе нуклеарне силе.
Поред наведеног, предвиђају се и други основни бозони, али без јасне експерименталне потврде (још):
- Хигсов бозон - Према Стандардном моделу, Хигсов Босон је честица која даје сву масу. 4. јула 2012., научници са Великог хадронског судара објавили су да имају добар разлог да верују да су пронашли доказе о Хиггсовом бозону. Даљња истраживања су у току у покушају да се добију боље информације о тачним својствима честице. Предвиђа се да ће честица имати квантну вредност спина од 0, због чега је класификована као бозон.
- Гравитон - гравитон је теоретска честица која још није експериментално откривена. Пошто су све основне силе - електромагнетизам, јака нуклеарна сила и слабе нуклеарне силе - све објашњено у У смислу калибра бозона који посредује силу, било је природно покушати користити исти механизам за објашњење гравитација. Резултирајућа теоријска честица је гравитон за који се предвиђа да има квантну вредност спина 2.
- Босониц Суперпартнерс - Према теорији суперсиметрије, сваки фермион имао би до сада неоткривени бозонски пандан. Пошто постоји 12 основних фермиона, ово би сугерисало да - ако је суперсиметрија истинита - постоји још 12 темељни бозони који још нису откривени, вероватно зато што су веома нестабилни и пропадају друге форме.
Композитни бозони
Неки бозони настају када се две или више честица удруже како би створили целобројну честицу, као што су:
- Месони - Месони настају када се два кварка споје заједно. Пошто су кваркови фермиони и имају полу-цео спинове, ако су два повезана заједно, тада се окреће резултирајућа честица (која је збир појединачних спинова) била би цели број, чинећи је а бозон.
- Хелијум-4 атом - Хелијум-4 атом садржи 2 протона, 2 неутрона и 2 електрона... и ако саберете све те вртње, сваки пут ћете на крају имати цео број. Хелијум-4 је посебно запажен јер постаје сувишни флуид када се охлади до ултра-ниске температуре, што га чини сјајним примером Босе-Аинстеин статистике на делу.
Ако пратите математику, свака композитна честица која садржи парни број фермиона постаће бозон, јер ће парни број полу-целих бројева увек сакупљати цео број.