بوزون

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
پرش به: ناوبری، جستجو
مدل استاندارد ذرات بنیادی، به همراه بوزون ها در ستون آخر جدول

بوزون (انگلیسی:Boson) در فیزیک ذرات بوزون‌ها ذرات زیر اتمی هستند که از آمار بوز-اینشتین تبعیت می‌کنند. بوزون‌ها بر اساس نام ساتیندرا بوز و آلبرت اینشتین نام گذاری شده‌اند .در مقابل آنها فرمیون‌ها هستند که از امار فرمی-دیراک تبعیت می‌کنند. چندین بوزون می‌توانند حالت کوانتومی مشابهی را اشغال کنند، بنابراین بوزون‌هایی با انرژی یکسان می‌توانند مکان مشابهی را در فضا اشغال نمایند. بنابراین بوزون‌ها اغلب ذراتی هستند که حاملین نیرو هستند، در حالیکه فرمیون‌ها معمولاً بخش اصلی ماده می‌باشند .

بوزون‌ها ممکن است ساده و بنیادی باشند مثل فوتونها یا مرکب باشند مثل مزونها. همهٔ بوزون ها دارای اسپین صحیح هستند؛ بر خلاف فرمیون‌ها که دارای اسپین نیمه صحیح هستند. این با قضیه اسپین-آمار مطابقت دارد که بیان می‌دارد: در تئوری میدان کوانتوم نسبیتی ذرات با اسپین صحیح بوزون هستند و ذرات با اسپین نیمه صحیح فرمیون هستند. بیشتر بوزون‌ها ذرات مرکب هستند. در مدل استاندارد ۵ بوزون وجود دارد که مقدماتی هستند :

بوزون‌های مرکب در ابر شارگی و بعضی کاربردهای حالت چگالیدهٔ بوز-انیشتین مهم هستند .

تعریف و ویژگی‌های اساسی[ویرایش]

بر اساس تعریف، بوزون‌ها ذراتی هستند که از آمار بوز انیشتین تبعیت می‌کنند. وقتی جای ۲ بوزون با هم عوض می‌شود، تابع موج سیستم تغییری نمی‌کند در حالیکه فرمیون‌ها از آمار فرمی-دیراک و اصل طرد پاولی تبعیت می‌کنند.

خصوصیات لیزرها و میزرها (تقویت امواج مایکرو ویوابر شاره هلیوم-۴ و حالت چگالیدهٔ بوز-انیشتین، همگی از اثرات بوزون‌ها هستند.

نتیجه دیگر این است که اسپکتروم یک فوتون گازی شکل در تعادل دما، پلانک-اسپکتروم نامیده می‌شود. مثل تابش جسم سیاه یا تابش زمینه کیهانی.

در همه نیروهایی که ما می شناسیم، فعل وانفعال‌های بوزون‌های مجازی وفرمیون‌ها ی حقیقی تعامل اساسی نامیده می‌شود. بوزون‌هایی که در این تعامل‌ها شرکت می‌کنند، بوزون‌های پیمانه‌ای نامیده می‌شوند.

همهٔ ذرات مقدماتی که ما می‌شناسیم یا بوزون هستند یا فرمیون که بنا به اسپین آنها: ذرات با اسپین نیمه صحیح را فرمیون و ذرات با اسپین صحیح بوزون‌ها هستند. در کوانتوم مکانیکی این مشاهده کاملا تجربی است در حالیکه در کوانتوم نسبیتی بنا به قضیه اسپین-آمار، ذرات با اسپین نیمه صحیح نمی توانند بوزون و ذرات با اسپین صحیح نمی‌توانند فرمیون باشند.

در سیستم‌های بزرگ تفاوت میان تعداد بوزون‌ها و فرمیون‌ها فقط در غلظت‌های بالا معلوم می‌شود.

بوزون‌های مقدماتی[ویرایش]

همه ذرات بنیادی یا بوزون هستند یا فرمیون. بوزون‌های ساده یا بنیادی مشاهده شده، بوزون‌های پیمانه‌ای هستند مثل فوتون‌ها و بوزون‌های w ، zو گلوئون .

در آخر، بسیاری از رویکردهای گرانش کوانتومی نیرویی برای گرانش در نظر می گیرد به نام graviton که یک بوزون با اسپین ۲ است.

بوزون‌های مرکب[ویرایش]

ذرات مرکب مثل هسته و اتم می‌توانند بوزون یا فرمیون باشند، که بستگی به ترکیبات آنها دارد. به طور دقیق به دلیل رابطه میان تعداد و اسپین، ذراتی که تعداد زوجی از فرمیون‌ها را حمل می‌کند یک بوزون هستند تا وقتی که اسپینصحیح دارند.

مثال‌های دیگر شامل موارد زیر است:

  • یک مزون که شامل ۲ فرمیون کوارک است یک بوزون است.
  • هسته اتم کربن-۱۲ که شامل ۶ پروتون و ۶ نوترون است، یک بوزون است.
  • اتم هلیوم-۴ که تشکیل شده از ۲ پروتون و ۲نوترون و۲ الکترون، یک بوزون است .

تعدادی از بوزون‌ها از ذرات مرکب تشکیل شده اند مثلا از ذرات ساده که پتانسیل محدودی دارند و این که یک بوزون باشد یا فرمیون تاثیری ندارد.

منابع[ویرایش]

  • Sakurai, J. J. (1967). Advanced Quantum Mechanics. Addison Wesley. ISBN 0-201-06710-2
  • Srednicki, Mark (2007). Quantum Field Theory, Cambridge University Press, ISBN 978-0-521-86449-7
  • en.wikipedia.com