Բոզոն

Տարրական մասնիկների Ստանդարտ մոդելը. վերջին սյունակում տրամաչափային բոզոններն են:

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

Բոզոնի հատկությունները

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`

• չորս տրամաչափային բոզոնները (γ, g, W ^±, Z),
• Հիգսի բոզոնը (H⁰),
• գրավիտոնը (G):

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:

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

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: