Bozon. Właściwości bozonów [edytuj] Z Wikipedii. Skocz do: nawigacji, szukaj leptony. kwarki u c t d s b. ν e ν µ ν τ

Transkrypt

1 Bozon [edytuj] Z Wikipedii Skocz do: nawigacji, szukaj leptony e µ τ ν e ν µ ν τ kwarki u c t d s b nośniki oddziaływań γ Z 0 W ± gluon 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

2 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. 3 He) i inne będące bozonami (n.p. 4 He). ( 3 He) jest złoŝony z jednego neutronu i dwóch protonów [PNP]. Podobnie deuter ( 2 H), złoŝony z jednego protonu i jednego neutronu [NP] jest bozonem, podczas gdy tryt ( 3 H), 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: " Kategoria: Bozony 2

3 Boson From Wikipedia, the free encyclopedia Jump to: navigation, search Learn more about using Wikipedia for research In particle physics, bosons are with an integer spin, as opposed to fermions which have half-integer spin. From a behaviour point of view, fermions are that obey the Fermi-Dirac statistics while bosons are that obey the Bose-Einstein statistics. They may be either elementary, like the photon, or composite, as mesons. All force carrier 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, four bosons (the gauge bosons) are elementary not known to be composed of other. 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 in 3 dimensional space are either bosons or fermions, depending on their spin. Particles with half-integer spin are fermions; 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 " 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

4 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 (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 3 He. It is made of 2 protons, a neutron and 2 electrons. Since the spins of these five fermions must add to a half integer, 3 He is a fermion. On the other hand 4 He, which is made of six fermions, is a boson. Likewise, the deuteron ( 2 H + ), 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. 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 #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 List of Parastatistics Tonks-Girardeau gas Standard model Superconductivity [edit] References 1. ^ Standard Model of Particle Physics at Standford Linear Collider 4

5 v d e Sakurai, J.J. (1994). Modern Quantum Mechanics (Revised Edition), pp Addison-Wesley Publishing Company. ISBN Elementary Composite Hypothetical elementary Hypothetical composite [hide] Particles in physics 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 Hadrons: Baryons/Hyperons/Nucleons: p + n 0 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 Neutralino Sfermion Other: Axion Dilaton Graviton Higgs boson Tachyon X Y W' Z' Sterile neutrino Exotic hadrons: Exotic baryons: Dibaryon Pentaquark Exotic mesons: Glueball Tetraquark Other: Mesonic molecule Quasi Davydov soliton Exciton Magnon Phonon Plasmon Polariton Polaron List of List of baryons List of mesons Timeline of particle Lists discoveries Retrieved from " Categories: Quantum field theory Atomic physics Bosons Fundamental physics concepts Condensed matter physics 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