Բոզոն

Վիքիպեդիայից՝ ազատ հանրագիտարանից
1rightarrow blue.svg Անվան այլ գործածումների համար տես՝ Բոզոն (այլ կիրառումներ)
Տարրական մասնիկների Ստանդարտ մոդելը. վերջին սյունակում տրամաչափային բոզոններն են:

Տարրական մասնիկների ֆիզիկայում բոզոնը ներատոմային մասնիկների երկու հիմնարար դասերից մեկն է (մյուսը ֆերմիոնն է)։ Բոզոնը նկարագրվում է Բոզե-Այնշտայնի վիճակագրությամբ։ Այս դասի մեջ ընդգրկված են ֆոտոնը, գլյուոնը և Հիգսի բոզոնը։ Բոզոն անվանումը գալիս է հնդիկ ֆիզիկոս Շատենդրանատ Բոզեի անունից[1]։

Բոզոնի հատկությունները[խմբագրել]

Բոզոնը հակադրվում է Ֆերմի-Դիրակի վիճակագրությանը ենթարկվող ֆերմիոնին։ Համաձայն Պաուլիի սկզբունքի` երկու կամ ավելի ֆերմիոններ չեն կարող միաժամանակ զբաղեցնել միևնույն քվանտային վիճակը: Ի հակադրություն դրա, կամայական թվով բոզոններ կարող են գտնվել միևնույն քվանտային վիճակում:

Քանի որ միևնույն էներգիան ունեցող բոզոնները կարող են տարածության մեջ գտնվել միևնույն վայրում, բոզոնը հաճախ հանդես է գալիս որպես ուժը կրող մասնիկ, մինչդեռ ֆերմիոնը ներկայացնում է նյութը (չնայած քվանտային ֆիզիկայում չկա հստակ սահման այս երկու հասկացությունների միջև):

Բոզոն կարող է լինել տարրական մասնիկը, ինչպիսին ֆոտոնն է, բոզոն կարող է լինել նաև բաղադրյալ մասնիկը, ինչպիսին մեզոնն է:

Բոլոր բոզոններն ունեն ամբողջ սպին` ի տարբերություն կիսաամբողջ սպին ունեցող ֆերմիոնների։ Բոզոնների մեծ մասը բաղադրյալ մասնիկներ են։ Տարրական մասնիկներ են հետևյալ վեց բոզոնները`

Ֆոտոնը էլեկտրամագնիսական դաշտի քվանտն է։ W և Z բոզոնները մասնակցում են թույլ փոխազդեցությանը։ Գլյուոնները մասնակցում են ուժեղ փոխազդեցությանը։ Ի տարբերություն տրամաչափային բոզոնների, գրավիտոնը և Հիգսի բոզոնը դեռևս փորձնականորեն չեն հայտնաբերվել[2]։

Բացառությամբ W± բոզոնների, մյուս տարրական բոզոնները էլեկտրաչեզոք են։ W+ և W բոզոնները միմյանց հանդեպ հանդես են գալիս որպես հակամասնիկներ։ Տրամաչափային բոզոնների (ֆոտոն, գլյուոն, W±, Z-բոզոն) սպինը մեկ է, հիպոթետիկ գրավիտոնի սպինը` 2, Հիգսի բոզոնի սպինը` 0։

Բաղադրյալ բոզոններ են հանդիսանում բազմաթիվ երկքվարկանի կապված վիճակները, որոնք կոչվում են մեզոններ։ Մեզոնների սպինը ամբողջ թիվ է, ինչպես ցանկացած բոզոնի սպին, և սկզբունքորեն սահմանափակված չէ (0,1,2,3,…)։ Բոզոնների այլ օրինակ են զույգ թվով նուկլոններ (պրոտոններ և նեյտրոններ) ունեցող միջուկները, չնայած դրանց կազմի մեջ մտնում են նաև ֆերմիոններ (կիսաամբողջ սպինով մասնիկներ)։ Այս դեպքում նկատի է առնվում համակարգի ընդհանուր սպինը։

Բաղադրյալ բոզոնները կարևոր դեն ունեն գերհոսունության և Բոզե-Այնշտայնի կոնդենսատի այլ կիրառություններում։

Սահմանումը և հիմնական հատկությունները[խմբագրել]

Ըստ սահմանման, բոզոնը Բոզե-Այնշտայնի վիճակագրությանը ենթարկվող մասնիկն է։ Երկու բոզոնների փոխատեղման դեպքում համակարգի ալիքային ֆունկցիան անփոփոխ է մնում։ Մյուս կողմից, ֆերմիոնը ենթարկվում է Ֆերմի-Դիրակի վիճակագրությանը և Պաուլիի սկզբունքին. երկու ֆերմիոններ չեն կարող զբաղեցնել միևնույն քվանտային վիճակը, ինչի հետևանքով նյութը օժտված է «կոշտությամբ» կամ «կարծրությամբ»։ Այսպիսով, ֆերմիոնները հաճախ կոչվում են նյութի բաղադրիչներ, մինչդեռ բոզոնները փոխազդեցությունը հաղորդող մասնիկներն են, այլ կերպ ասած` ճառագայթման բաղադրիչները։ Բոզոնների քվանտային դաշտերը` բոզոնային դաշտերը ենթարկվում են կանոնական կոմուտացիոն առնչություններին։

Լազերները, մազերը, գերհոսունությունը, հելիում-4-ը և Բոզե-Այնշտայնի կոնդենսատը բոզոնների վիճակագրության հետևանք են։

Հղումներ[խմբագրել]