Бозони

С Википедије, слободне енциклопедије
Таласна функција бозона је симетрична функција. На слици је приказана таласна функција која описује стање 2 бозона у бесконачној потенцијалној јами.

Бозони[1][2] су честице целог спина (), за разлику од фермиона који имају половни спин ()[3]. За њих не важи Паулијев принцип који важи за фермионске честице, већ су стања која ће бозони заузети у датом систему описана Бозе-Ајнштајновом расподелом. За разлику од фермиона, више бозона могу заузимати потпуно исто кватнтно стање. Бозони су добили назив по индијском физичару Сатјендри Нату Бозеу (Satyendra Nath Bose)[4][5] на предлог Пола Дирака.[6][7] Све елементарне честице се деле на фермионе и бозоне. У бозонске елементарне честице спадају глуон, фотон, W+, W- и Z0 бозон, теоријски предвиђени гравитон, итд.[8] И композитне честице могу бити бозони, као што су мезон или стабилна језгра парног масеног броја (нпр. деутеријум, ) Такође, многе квазичестице су бозони као што су фонон, плазмон, Куперов пар, итд. Када се гас бозонских честица охлади до јако ниских температура, јако велики број бозона заузима најниже квантно стање у систему и долази до Бозе-Ајнштајнове кондензације. Примери Бозе-Ајнштајнове кондензације сусуперфлуидност, БЦС теорија суперпроводности, итд. У таква стања могу доћи бозони или бозонске квазичестице сачињене од фермиона (Куперови парови).

У поједностављеном Боровом моделу атома водоника, Балмерова серија настаје скоком електрона на други енергетски ниво (n = 2). Приказана је емисија кванта светлости. Прелаз електрона преставља H-алфа, прву линију Балмерове серије, таласне дужине 656 nm.
Анимација међуделовања јаке нуклеарне силе (или резидуалне јаке нуклеарне силе). Мали обојени двоструки дискови су глуони.
Гравитациони таласи наизменично сабијају и растежу простор кроз који пролазе.

Према стандардном моделу, с обзиром на вредност спина, све елементарне честице деле се у две велике групе: фермионе и бозоне.[9] У фермионе спадају елементарне честице које изграђују сву познату материју у свемиру, док у бозоне спадају елементарне честице које се називају баждарни бозони. То су бозони који немају унутрашњу структуру, у потпуности су елементарни и дефинишу се као честице преносници 3 темељне силе природе (јака нуклеарна сила, слаба нуклеарна сила и електромагнетска сила), не рачунајући гравитацију.[10]

Бозон Ознака Античестица Електрични набој Q/e Спин Маса (MeV/c2)
фотон γ сам себи 0 1 0
W-бозон W- W+ -1 1 80,38
Z-бозон Z сам себи 0 1 91,19
глуон g сам себи 0 1 0
Хигсов бозон H0 сам себи 0 0 125,09
гравитон G сам себи 0 2 0

Фотон[уреди | уреди извор]

Детаљније: Фотон

Фотон (према грч. φῶς, генитив: φωτός: светлοст), светлосни квант или квант електромагнетског зрачења (ознака γ) је основни делић енергије електромагнетскога зрачења, елементарна честица која је посредник у преношењу електромагнетскога међуделовања. У вакууму се фотон креће брзином светлости, а нема масу, електрични набој, ни енергију мировања. Његов је спин једнак јединици и припада у групи бозона. Фотон као појам увео је А. Ајнптајн 1905. како би објаснио фотоелектрични учинак, који се није могао објаснити с помоћу таласне теорије електромагнетнога зрачења. Електромагнетно зрачење фреквенције ν показује при међуделовању с материјом да се састоји од недељивих фотона енергије:

где је: h - Планкова константа. Фотони настају у многим природним процесима: при убрзавању електрички набијених честица (синхротронско зрачење), при нуклеарном, атомском или молекуларном претварању (трансформацији) из стања више енергије у стање ниже енергије, при поништењу (анихилацији) честица и античестица.

W и Z бозони[уреди | уреди извор]

W и Z бозони су елементарне честице преносници слабе нуклеарне силе, одговорне за распаде протона у неутроне и обрнуто. За разлику од осталих баждарних бозона, масе мировања су ми различите од нуле, а износе 80,4 и 91,2 GeV/c2, што је готово 100 пута више од масе протона, због чега им је деловање ограничено на атомско језгро.

W-бозон[уреди | уреди извор]

W-бозон (ознака W±) је субатомска честица која као преносник темељне слабе нуклеарне силе постоји у два електрички набијена стања, у негативном стању је честица, а у позитивном стању је античестица. Са Z-бозоном, глуоном и фотоном чини групу баждарних бозона електрослабог и јакога међуделовања (јака нуклеарна сила). W-бозони откривени су 1983. у CERN-у у Женеви, у складу с предвиђањима моделa Ш. Л. Глашоуа, С. Вајнберга и А. Салама (Нобелова награда за физику 1979). Њихова сразмерно велика маса, mW = 80,385 ± 0,015 GeV/c², објашњава краткодосежност и изразито малу јачину слабе силе при уобичајеним нискоенергијским процесима субатомских честица.

Z-бозон[уреди | уреди извор]

Z-бозон (ознака Z) је субатомска честица која је преносник темељне слабе силе, електрично је неутрална и сама себи античестица. С W-бозоном, глуоном и фотоном чини баждарне бозоне електрослабог и јакога међуделовања. Z-бозони откривени су 1983. у CERN-у у Женеви, у складу с предвиђањима модела Ш. Л. Глашоуа, С. Вајнберга и А. Салама (Нобелова награда за физику 1979). Њихова сразмерно велика маса, mZ = 91,1875 ± 0,0021 GeV/c², објашњава краткодосежност и изразито малу јачину слабе силе при уобичајеним нискоенергијским процесима субатомских честица.

Глуон[уреди | уреди извор]

Детаљније: Глуон

Глуон (енг. gluon, од glue: лепак које долази од фран. glu: лепак [од имеле] и каснолат. glus, генитив glutis, за клас. лат. gluten; ознака g) је елементарна честица без масе, која преноси темељно јако међуделовање (јака нуклеарна сила) и веже кваркове у хадронима, бозон спина 1. Међуделовање кваркова преноси се емисијом и апсорпцијом глуона, слично као што се електромагнетско међуделовању преноси фотонима. Разлика је у томе што фотони немају електрични набој и узајамно међусобно неделују, а глуони имају 8 врста набоја боје те између њих делује јака сила. Глуоне је теоријски предвидео М. Гел-Ман 1964. а експериментима су потврђени 1979. помоћу глуонских млазова у истраживачком средишту DESY (немачки електронски синхротрон) у Хамбургу.[11]

Хигсов бозон[уреди | уреди извор]

Детаљније: Хигсов бозон

Хигсов бозон (по П. Хигсу; ознака H0) је бозон уведен у стандардну теорију честица и сила (1964) ради објашњења како је приликом настанка свемира нарушена електрослаба симетрија, те је настао већи број субатомских честица него античестица и зашто честице имају масу. Његова је маса приближно 125,09 GeV/c², спин 0, време полураспада 1,56 × 10–22 s, електрични је неутралан и сам је себи античестица. Може се распасти на два W-бозона:

два Z-бозона:

dva fotona:

и друго.[12]

Гравитон[уреди | уреди извор]

Детаљније: Гравитон

Гравитон (према гравитација) је квант гравитационог поља, преносник темељне гравитационе силе. То је честица с масом мировања једнаком нули и нултим набојем, бозон са спином 2∙h, а припадно је поље тензорско. Гравитон би требао бити квант гравитационих таласа, што их је као промене простор-времена које се шири брзином светлости. Ајнштајн предвидио већ 1916. У суперсиметричним минималним проширењима стандарднога модела (физика елементарних честица), честице целобројнога спина добивају партнер-честицу полуцелога спина. Тако би гравитону спина 2∙h одговарао гравитино полуцелога спина 3∙h/2.

Види још[уреди | уреди извор]

Референце[уреди | уреди извор]

  1. ^ Wells, John C. (1990). Longman pronunciation dictionary. Harlow, England: Longman. ISBN 978-0582053830. 
  2. ^ „boson”. Collins Dictionary. 
  3. ^ Carroll, Sean (2007). Guidebook. Dark Matter, Dark Energy: The dark side of the universe. The Teaching Company. Part 2, p. 43. ISBN 978-1598033502. »... boson: A force-carrying particle, as opposed to a matter particle (fermion). Bosons can be piled on top of each other without limit. Examples are photons, gluons, gravitons, weak bosons, and the Higgs boson. The spin of a boson is always an integer: 0, 1, 2, and so on ...« 
  4. ^ Daigle, Katy (10. 7. 2012). „India: Enough about Higgs, let's discuss the boson”. Associated Press. Приступљено 10. 7. 2012. 
  5. ^ Bal, Hartosh Singh (19. 9. 2012). „The Bose in the Boson”. The New York Times blog. Архивирано из оригинала на датум 22. 9. 2012. Приступљено 21. 9. 2012. 
  6. ^ Notes on Dirac's lecture Developments in Atomic Theory at Le Palais de la Découverte, 6 December 1945. UKNATARCHI Dirac Papers. BW83/2/257889. 
  7. ^ Farmelo, Graham (2009-08-25). The Strangest Man: The Hidden Life of Paul Dirac, Mystic of the Atom (на језику: енглески). Basic Books. стр. 331. ISBN 9780465019922. 
  8. ^ „Higgs boson: The poetry of subatomic particles”. BBC News. 4. 7. 2012. Приступљено 6. 7. 2012. 
  9. ^ Bozon, [1] "Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, pristupljeno 20. 03. 2020.
  10. ^ Svetlana Veselinović: "Elementarne čestice", [2], završni rad, Sveučilište Josipa Jurja Strossmayera u Osijeku, Osijek 2014., pristupljeno 27. 01 2020.
  11. ^ gluon, [3] "Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, pristupljeno 20. ožujka 2020.
  12. ^ Higgsov bozon, [4] "Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, pristupljeno 20. ožujka 2020.

Литература[уреди | уреди извор]

Спољашње везе[уреди | уреди извор]