Бозон

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Бозон
Состав: Может быть фундаментальной частицей, элементарной частицей, квазичастицей или составной
Классификация: См. список бозонов
Участвует во взаимодействиях: Гравитационное[1] (общее)
В честь кого или чего названа: Бозе Шатьендранат
Спин: Целый[2] ħ

Бозо́н (от фамилии физика Бозе) — частица с целым значением спина[2]. Термин был предложен физиком Полем Дираком[3]. Бозоны, в отличие от фермионов, подчиняются статистике Бозе — Эйнштейна, которая допускает, чтобы в одном квантовом состоянии могло находиться неограниченное количество одинаковых частиц[4]. Системы из многих бозонов описываются симметричными относительно перестановок частиц волновыми функциями. Различают элементарные бозоны и составные.

Элементарные бозоны являются квантами калибровочных полей, при помощи которых осуществляется взаимодействие элементарных фермионов (лептонов и кварков) в Стандартной модели. К таким калибровочным бозонам относят:

Кроме этого, к элементарным бозонам относят бозон Хиггса, ответственный за механизм появления масс в электрослабой теории, и не обнаруженный до настоящего времени гравитон (гравитационное взаимодействие).

Все элементарные бозоны, за исключением W±-бозонов, являются незаряженными. W+ и W бозоны по отношению друг к другу выступают как античастицы. Калибровочные бозоны (фотон, глюон, W± и Z-бозоны) имеют единичный спин, бозон Хиггса — нулевой, гипотетический гравитон имеет спин 2.

К составным бозонам относят многочисленные двухкварковые связанные состояния, называемые мезонами. Как и у любых бозонов, спин мезонов является целочисленным, и его значение, в принципе, не ограничено (0, 1, 2, 3, …). Другими примерами бозонов являются ядра, содержащие чётное количество нуклонов (протонов и нейтронов).

Свойства[править | править вики-текст]

Название Заряд (e) Спин Масса (ГэВ) Переносимое взаимодействие
Фотон 0 1 0 Электромагнитное взаимодействие
W± ±1 1 80,4 Слабое взаимодействие
Z0 0 1 91,2 Слабое взаимодействие
Глюон 0 1 0 Сильное взаимодействие
Бозон Хиггса 0 0 ≈125 Поле Хиггса

Бозонная звезда[править | править вики-текст]

Бозонная звезда — гипотетический астрономический объект, состоящий из бозонов (в отличие от обычных звёзд, состоящих преимущественно из фермионов). Для того, чтобы подобный тип звёзд мог существовать, должны существовать стабильные бозоны, обладающие малой массой. По состоянию на 2002 год нет никаких веских оснований предполагать, что подобные звёзды существуют, а единственным известным стабильным бозоном является фотон — безмассовая частица, всегда перемещающаяся со скоростью света. Двойные бозонные звёзды, возможно, могут быть обнаружены по испускаемому ими гравитационному излучению.[5][6]

Бозонные звёзды могли сформироваться в результате гравитационного коллапса на начальных стадиях развития Вселенной после Большого взрыва.[7] Сверхмассивная бозонная звезда может, по крайней мере теоретически, находиться в центре галактики, и это может объяснить многие наблюдаемые свойства активных ядер галактик.[8] Бозонные звёзды также рассматриваются в качестве возможных составляющих тёмной материи.[9]

См. также[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]

  1. Удивительный мир внутри атомного ядра. Вопросы после лекции, ФИАН, 11 сентября 2007 года
  2. 1 2 Фундаментальные частицы и взаимодействия
  3. В. И. Санюк, А. Д. Суханов. Дирак в физике ХХ века. С. 982—983.
  4. Существует ли суперсимметрия в мире элементарных частиц?
  5. Schutz Bernard F. Gravity from the ground up. — 3rd. — Cambridge University Press, 2003. — P. 143. — ISBN 0521455065.
  6. Palenzuela, C.; Lehner, L.; Liebling, S. L.. «Orbital dynamics of binary boson star systems». Physical Review D 77 (4). DOI:10.1103/PhysRevD.77.044036.
  7. Madsen, Mark S.; Liddle, Andrew R. (1990). «The cosmological formation of boson stars». Physics Letters B 251 (4). DOI:10.1016/0370-2693(90)90788-8.
  8. Torres, Diego F.; Capozziello, S.; Lambiase, G. (2000). «Supermassive boson star at the galactic center?». Physical Review D 62 (10). DOI:10.1103/PhysRevD.62.104012.
  9. Sharma, R.; Karmakar, S.; Mukherjee, S. Boson star and dark matter. arXiv. Проверено 22 апреля 2009. Архивировано из первоисточника 31 марта 2012.