Właściwości bozonów [edytuj]

Bozon
[edytuj]
Z Wikipedii
Skocz do: nawigacji, szukaj
leptony
e
µ
τ
νe
νµ
ντ
γ
kwarki
u
c
t
d
s
b
nośniki oddziaływań
Z W±
gluon
0
g
hadrony
mezony
π K
J/ψ
Υ B
D
bozony
bariony
p
n
Λ
Σ
Ξ
Ω
fermiony
W fizyce cząstek bozony (ang. boson od nazwiska fizyka Satyendra Bose), są cząstkami
posiadającymi spin całkowity. Większość bozonów to cząstki złoŜone, jednakŜe 12 z nich
(tak zwane bozony cechowania) są cząstkami elementarnymi, niezłoŜonymi z mniejszych
cząstek (cząstki fundamentalne).
Właściwości bozonów [edytuj]
KaŜda cząstka jest bozonem lub fermionem, zaleŜnie od posiadanego spinu - twierdzenie
statystyki spinowej narzuca wynikającą z niego statystykę kwantową, która odróŜnia
fermiony od bozonów. Zgodnie z Modelem Standardowym fermiony są cząstkami
elementarnymi "materii", natomiast bozony przenoszą oddziaływania.
W związku ze spinem całkowitym, nieoddziałujące bozony podlegają statystyce Bosego–
Einsteina. Jedną z jej konsekwencji jest istnienie kondensatu Bosego–Einsteina, „piątego”
stanu skupienia materii, w którym dowolna liczba bozonów moŜe dzielić ten sam stan
kwantowy. Kondensat Bosego-Einsteina nie ma jak dotąd Ŝadnego praktycznego
zastosowania. Pozwala natomiast na obserwowanie efektów kwantowych w skali
makroskopowej np. poprzez swobodny spadek kondensatu w ziemskim polu grawitacyjnym
moŜna eksperymentalnie pokazać zasadę nieoznaczoności Heisenberga.
Oddziaływania wirtualnych bozonów z rzeczywistymi fermionami nazywamy
oddziaływaniami podstawowymi. Zachowanie pędu w tych oddziaływaniach objawia się
matematycznie we wszystkich znanych siłach. Bozony uczestniczące w tych oddziaływaniach
nazywamy bozonami cechowania. Są to:
1
•
•
•
•
dwa bozony W i jeden Z (oddziaływanie słabe)
osiem gluonów (oddziaływanie silne)
foton (oddziaływanie elektromagnetyczne)
hipotetyczny grawiton pośredniczący w grawitacji.
Cząstki złoŜone z kilku innych cząstek (tak jak protony lub neutrony) mogą być zarówno
fermionami i bozonami, zaleŜnie od ich całkowitego spinu. Z tego powodu wiele jąder
atomowych jest bozonami. Pomimo tego, Ŝe cząstki tworzące jądra, t.j. proton, neutron, a
takŜe krąŜące wokół jądra elektrony, są fermionami, moŜliwe jest by jeden pierwiastek (na
przykład hel) miał izotopy będące fermionami (n.p. 3He) i inne będące bozonami (n.p. 4He).
(3He) jest złoŜony z jednego neutronu i dwóch protonów [PNP]. Podobnie deuter (2H),
złoŜony z jednego protonu i jednego neutronu [NP] jest bozonem, podczas gdy tryt (3H),
który jest złoŜony z dwóch neutronów i jednego protonu [NPN] jest fermionem.
RóŜnica pomiędzy statystykami bozonów i fermionów istnieje wyłącznie przy duŜych
gęstościach – kiedy ich funkcje zachodzą na siebie. W niskich gęstościach, obydwie statystyki
redukują się do statystyki Maxwella-Boltzmanna, więc zarówno bozony i fermiony
zachowują się jak cząsteczki klasyczne.
Przykłady bozonów [edytuj]
•
•
•
•
•
•
•
•
•
kaŜda cząstka o spinie całkowitym
jądra deuteru
atomy helu-4
atomy sodu-23
fotony, przenoszące oddziaływania elektromagnetyczne
bozony W i Z, przenoszące oddziaływania słabe
gluony
fonony
bozony Higgsa
Zobacz teŜ [edytuj]
•
anyon
Źródło: "http://pl.wikipedia.org/wiki/Bozon"
Kategoria: Bozony
2
Boson
From Wikipedia, the free encyclopedia
• Learn more about using Wikipedia for research •
Jump to: navigation, search
In particle physics, bosons are particles with an integer spin, as opposed to fermions which
have half-integer spin. From a behaviour point of view, fermions are particles that obey the
Fermi-Dirac statistics while bosons are particles that obey the Bose-Einstein statistics. They
may be either elementary, like the photon, or composite, as mesons. All force carrier particles
are bosons. They are named after Satyendra Nath Bose. In contrast to fermions, several
bosons can occupy the same quantum state. Thus, bosons with the same energy can occupy
the same place in space.
While most bosons are composite particles, four bosons (the gauge bosons) are elementary
particles not known to be composed of other particles. The only boson in the Standard Model
that is yet to be discovered experimentally is the Higgs boson.[1]
Contents
[hide]
•
•
•
•
•
1 Basic properties
2 Composite bosons
3 Examples of bosons
4 See also
5 References
[edit] Basic properties
All elementary and composite particles in 3 dimensional space are either bosons or fermions,
depending on their spin. Particles with half-integer spin are fermions; particles with integer
spin are bosons. The spin-statistics theorem identifies the resulting quantum statistics that
differentiate fermions and bosons. Bosons obey Bose–Einstein statistics. Fermions, on the
other hand, cannot occupy the same quantum state as each other; they obey the Fermi-Dirac
statistics and the Pauli exclusion principle. They "resist" being placed close to each other. So,
fermions possess "rigidness" and thus sometimes are considered to be "particles of matter".
The properties of lasers and masers, superfluid helium-4 and Bose–Einstein condensates are
all consequences of statistics of bosons. Another result is that the spectrum of a photon gas in
thermal equilibrium is a Planck spectrum, one example of which is black-body radiation;
another is the thermal radiation of the opaque early Universe seen today as microwave
background radiation. Interaction of virtual bosons with real fermions are called fundamental
interactions, and these result in all forces we know. The bosons involved in these interactions
are called gauge bosons. These include the W and Z bosons of the weak force, the gluons of
the strong force, the photons of the electromagnetic force, and, in quantum gravity, the yet to
be verified graviton of the gravitational force.
3
In large systems, the difference between bosonic and fermionic statistics is only apparent at
large densities—when their wave functions overlap. At low densities, both types of statistics
are well approximated by Maxwell-Boltzmann statistics, which is described by classical
mechanics.
[edit] Composite bosons
Particles composed of a number of other particles (such as protons, neutrons or nuclei) can be
either fermions or bosons, depending on their total spin. Hence, many nuclei are bosons. For
instance, consider 3He. It is made of 2 protons, a neutron and 2 electrons. Since the spins of
these five fermions must add to a half integer, 3He is a fermion. On the other hand 4He, which
is made of six fermions, is a boson. Likewise, the deuteron (2H+), which is composed of a
proton and a neutron, is a boson, however the neutral deuterium atom, which also has an
electron, is a fermion.
Composite bosons exhibit bosonic behavior only at distances large compared to their structure
size. At a small distance they behave according to properties of their constituent particles. For
example, despite the fact that an alpha particle is a boson, at high energy it interacts with
another alpha particle not as a boson but as an ensemble of fermions.
[edit] Examples of bosons
Main article: List of particles#Bosons (integer spin)
•
•
•
•
•
•
Photons, which mediate the electromagnetic force
W and Z bosons, which mediate the weak nuclear force
Gluons, which mediate the strong nuclear force
Higgs bosons
Phonons
Cooper pairs
[edit] See also
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Bosonic field
Bose gas
Fermions
Anyons
Identical particles
List of particles
Parastatistics
Tonks-Girardeau gas
Standard model
Superconductivity
[edit] References
1. ^ Standard Model of Particle Physics at Standford Linear Collider
4
•
Sakurai, J.J. (1994). Modern Quantum Mechanics (Revised Edition), pp 361-363.
Addison-Wesley Publishing Company. ISBN 0-201-53929-2.
[hide]
v•d•e
Particles in physics
Elementary
particles
Fermions: Quarks: u · d · c · s · t · b • Leptons: e− · e+ · µ− · µ+ · τ− · τ+ · νe · νµ
· ντ · νe · νµ · ντ
Bosons: Gauge bosons: γ · g · W± · Z
Other: Ghosts
Composite
particles
Hadrons: Baryons/Hyperons/Nucleons: p+ · n0 · ∆ · Λ · Σ · Ξ · Ω •
Mesons/Quarkonia: π · K · ρ · J/ψ · Υ
Other: Atomic nuclei • Atoms • Exotic atoms: Positronium · Muonium •
Molecules
Superpartners: Axino · Chargino · Gaugino · Gluino · Gravitino · Higgsino ·
Hypothetical
Neutralino · Sfermion
elementary
Other: Axion · Dilaton · Graviton · Higgs boson · Tachyon · X · Y · W' · Z' ·
particles
Sterile neutrino
Hypothetical Exotic hadrons: Exotic baryons: Dibaryon · Pentaquark • Exotic mesons:
composite
Glueball · Tetraquark
particles
Other: Mesonic molecule
Quasiparticles Davydov soliton · Exciton · Magnon · Phonon · Plasmon · Polariton · Polaron
List of particles · List of baryons · List of mesons · Timeline of particle
discoveries
Retrieved from "http://en.wikipedia.org/wiki/Boson"
Categories: Quantum field theory | Atomic physics | Bosons | Fundamental physics concepts |
Condensed matter physics
Lists
•
•
•
•
•
This page was last modified on 11 May 2008, at 12:03.
All text is available under the terms of the GNU Free Documentation License. (See
Copyrights for details.)
Wikipedia® is a registered trademark of the Wikimedia Foundation, Inc., a U.S.
registered 501(c)(3) tax-deductible nonprofit charity.
Privacy policy
About Wikipedia
Disclaimers
5