Μποζόνιο

Στην κβαντική μηχανική, το μποζόνιο είναι ένα στοιχειώδες σωματίδιο το οποίο ακολουθεί τη στατιστική Μπόους–Αϊνστάιν (αγγλικά: Bose–Einstein statistics). Τα μποζόνια από το θεώρημα σπιν-στατιστικής είναι σωματίδια που έχουν ακέραιο σπιν. Στη φύση υπάρχουν στοιχειώδη σωμάτια που είναι μποζόνια, αλλά και σύνθετα των οποίων το ολικό σπιν είναι ακέραιο.

Σύνοψη των σωματιδίων και των δυνάμεων της σωματιδιακής φυσικής

Σπιν και βασικές ιδιότητες

Λόγω του ότι το σπιν των σωματιδίων αυτών είναι ακέραιο (και όχι ημιακέραιο όπως στα φερμιόνια, δεν περιορίζονται από την απαγορευτική αρχή του Πάουλι και μπορούν να βρίσκονται στην ίδια κατάσταση στην ίδια περιοχή του χώρου. Αυτό σε θεωρητικό επίπεδο σημαίνει ότι η κυματοσυνάρτησή δύο ή παραπάνω σωματιδίων είναι συμμετρική σε εναλλαγές των σωματιδίων σε αντιδιαστολή με αυτήν των φερμιονίων που είναι αντισυμμετρική.

Μποζόνια στη φύση

Μποζόνια ως φορείς αλληλεπιδράσεων

Σε επίπεδο κβαντικής θεωρίας πεδίου κάθε θεμελιώδης αλληλεπίδραση έχει ένα σωματίδιο-φορέα με το οποίο πραγματοποιείται αυτή η αλληλεπίδραση. Τρεις από τις γνωστές μας αλληλεπιδράσεις, η ισχυρή, η ηλεκτρομαγνητική και η ασθενής συνδέονται με γνωστά μας στο καθιερωμένο πρότυπο στοιχειώδη σωμάτια με σπιν 1 (ανυσματικά μποζόνια). Η ισχυρή με τα γκλουόνια, η ηλεκτρομαγνητική με τα φωτόνια και η ασθενής με τα Z και W^±. Η βαρύτητα εικάζεται ότι και αυτή αλληλεπιδρά με ένα τανυστικό μποζόνιο με σπιν 2 το βαρυτόνιο.

Σύνθετα μποζόνια

Στη φύση υπάρχουν και σύνθετα σωμάτια με ακέραιο σπιν, όπως τα μεσόνια, αλλά και ακόμη συνθετότερα όπως τα άτομα του ηλίου-4 ($_{2}^{4}{\text{He}}$) (σπιν 0) το οποίο λόγω ακριβώς αυτής της ιδιότητάς του αν ψυχθεί στους 2.17 °K παρουσιάζει το φαινόμενο της υπερρευστότητας.

Άλλα μποζόνια

Άλλα μποζόνια στη φύση είναι το βαθμωτό (σπιν 0) σωματίδιο Χιγκς, το οποίο αποτελεί σωματίδιο του πεδίου που δίνει μάζα στα σωματίδια. Επίσης υπάρχουν ψευδοσωματίδια όπως τα φωνόνια που είναι το κβάντο αλληλεπίδρασης των ταλαντώσεων ενός στερεού σώματος και υποθετικά σωματίδια (δεν έχουν ακόμη ανακαλυφθεί) που προκύπτουν από την θεωρία της υπερσυμμετρίας.

Δείτε επίσης

• Θεώρημα σπιν-στατιστικής