Бозони

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 ( $S=0,1,2,\dots$ ), за разлику од фермиона који имају половни спин ( $S={\frac {1}{2}},{\frac {3}{2}}\dots$ )^[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^[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, $^{4}He$ ) 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).

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

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:

E=h\cdot \nu

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

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

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, m_W = 80,385 ± 0,015 GeV/c², објашњава краткодосежност и изразито малу јачину слабе силе при уобичајеним нискоенергијским процесима субатомских честица.

Z-бозон

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, m_Z = 91,1875 ± 0,0021 GeV/c², објашњава краткодосежност и изразито малу јачину слабе силе при уобичајеним нискоенергијским процесима субатомских честица.

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

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:

\mathrm {H} ^{0}\rightarrow \mathrm {W} ^{+}+\mathrm {W} ^{-}

два Z-бозона:

\mathrm {H} ^{0}\rightarrow \mathrm {Z} ^{0}+\mathrm {Z} ^{0}

dva fotona:

\mathrm {H} ^{0}\rightarrow \mathrm {\gamma } +\mathrm {\gamma }

и друго.^[12]

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

Референце

^ Wells, John C. (1990). Longman pronunciation dictionary. Harlow, England: Longman. ISBN 978-0582053830.
^ „boson”. Collins Dictionary.
^ 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 ...”
^ Daigle, Katy (10. 7. 2012). „India: Enough about Higgs, let's discuss the boson”. Associated Press. Архивирано из оригинала 16. 03. 2019. г. Приступљено 10. 7. 2012.
^ Bal, Hartosh Singh (19. 9. 2012). „The Bose in the Boson”. The New York Times blog. Архивирано из оригинала 22. 9. 2012. г. Приступљено 21. 9. 2012.
^ Notes on Dirac's lecture Developments in Atomic Theory at Le Palais de la Découverte, 6 December 1945. UKNATARCHI Dirac Papers. BW83/2/257889.
^ 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.
^ „Higgs boson: The poetry of subatomic particles”. BBC News. 4. 7. 2012. Приступљено 6. 7. 2012.
^ Bozon, [1] "Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, pristupljeno 20. 03. 2020.
^ Svetlana Veselinović: "Elementarne čestice", [2], završni rad, Sveučilište Josipa Jurja Strossmayera u Osijeku, Osijek 2014, pristupljeno 27. 01 2020.
^ gluon, [3] "Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, pristupljeno 20. ožujka 2020.
^ Higgsov bozon, [4] "Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, pristupljeno 20. ožujka 2020.

Литература

A. Ali and G. Kramer (2011). „JETS and QCD: A historical review of the discovery of the quark and gluon jets and its impact on QCD”. European Physical Journal H. 36 (2): 245—326. Bibcode:2011EPJH...36..245A. S2CID 54062126. arXiv:1012.2288 . doi:10.1140/epjh/e2011-10047-1.
Close, Frank (2004). Particle Physics: A Very Short Introduction. Oxford University Press. ISBN 978-0-19-280434-1.
Close, Frank; Marten, Michael; Sutton, Christine (2004). The Particle Odyssey: A Journey to the Heart of the Matter. The Particle Odyssey : A Journey to the Heart of the Matter. Bibcode:2002pojh.book.....C. ISBN 9780198609438.
Ford, Kenneth W. (2005). The Quantum World. Harvard University Press.
Oerter, Robert (2006). The Theory of Almost Everything: The Standard Model, the Unsung Triumph of Modern Physics. Plume.
Schumm, Bruce A. (2004). Deep Down Things: The Breathtaking Beauty of Particle Physics. Johns Hopkins University Press. ISBN 978-0-8018-7971-5.
Close, Frank (2006). The New Cosmic Onion. Taylor & Francis. ISBN 978-1-58488-798-0.
Robinson, Matthew B.; Bland, Karen R.; Cleaver, Gerald. B.; Dittmann, Jay R. (2008). „A Simple Introduction to Particle Physics”. arXiv:0810.3328  [hep-th].
Robinson, Matthew B.; Ali, Tibra; Cleaver, Gerald B. (2009). „A Simple Introduction to Particle Physics Part II”. arXiv:0908.1395  [hep-th].
Griffiths, David J. (1987). Introduction to Elementary Particles. Wiley, John & Sons, Inc. ISBN 978-0-471-60386-3.
Kane, Gordon L. (1987). Modern Elementary Particle Physics. Perseus Books. ISBN 978-0-201-11749-3.
Perkins, Donald H. (1999). Introduction to High Energy Physics. Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-62196-0.
Povh, Bogdan (1995). Particles and Nuclei: An Introduction to the Physical Concepts. Springer-Verlag. ISBN 978-0-387-59439-2.
Boyarkin, Oleg (2011). Advanced Particle Physics Two-Volume Set. CRC Press. ISBN 978-1-4398-0412-4.

Спољашње везе

Fermilab
„Particle physics – it matters”. Архивирано из оригинала 09. 03. 2011. г. Приступљено 06. 06. 2021. – the Institute of Physics
Nobes, Matthew (2002) "Introduction to the Standard Model of Particle Physics" on Kuro5hin: Part 1, Part 2, Part 3a, Part 3b.