ボソンとは
フェルミ国立加速器研究所/ウィキメディア・コモンズ
素粒子物理学では、 ボソン Bose-Einstein 統計の規則に従う粒子の一種です。これらのボソンには 量子スピン with には、0、1、-1、-2、2 などの整数値が含まれます。 フェルミオン 、1/2、-1/2、-3/2 などの半整数スピンを持つもの)。
ボソンの特別なところは何ですか?
ボソンは、電磁気力や重力自体などの物理的な力の相互作用を制御するボソンであるため、力の粒子と呼ばれることもあります。
ボソンという名前は、インドの物理学者サティエンドラ ナス ボースの姓に由来します。サティエンドラ ナス ボースは、20 世紀初頭の優秀な物理学者であり、アルバート アインシュタインと協力して、ボース アインシュタイン統計と呼ばれる分析方法を開発しました。プランクの法則 (マックス プランクの研究から生まれた熱力学平衡方程式) を完全に理解するために 黒体放射 問題)、Bose は、光子の挙動を分析しようとする 1924 年の論文でこの方法を最初に提案しました。彼は論文をアインシュタインに送り、アインシュタインはそれを出版することができました...そして、ボーズの推論を単なる光子を超えて拡張し、物質粒子にも適用しました.
Bose-Einstein 統計の最も劇的な効果の 1 つは、ボソンが他のボソンと重なり合い、共存できるという予測です。一方、フェルミオンはこれを行うことができません。 パウリの排除原理 (化学者は主に、パウリの排他原理が原子核の周りの軌道にある電子の挙動に影響を与える方法に焦点を当てています。) このため、光子が レーザ そしていくつかの物質は、エキゾチックな状態を形成することができます ボーズ・アインシュタイン凝縮 .
基本ボソン
量子物理学の標準モデルによると、より小さなボソンで構成されていない多くの基本的なボソンがあります。 粒子 .これには、基本的なゲージ ボソンが含まれます。 物理学の基本的な力 (すぐに説明する重力を除いて)。これらの 4 つのゲージ ボソンはスピン 1 を持ち、すべて実験的に観測されています。
- 光子 - 光の粒子として知られる光子は、すべての電磁エネルギーを運び、電磁相互作用の力を媒介するゲージ ボソンとして機能します。
- ヒッグス粒子 - 標準モデルによると、ヒッグス粒子はすべての質量を生み出す粒子です。 2012 年 7 月 4 日、ラージ ハドロン コライダーの科学者たちは、ヒッグス粒子の証拠を発見したと信じる十分な理由があると発表しました。粒子の正確な特性に関するより良い情報を得るために、さらなる研究が進行中です。この粒子は、量子スピン値が 0 であると予測されているため、ボソンとして分類されます。
- 重力 - グラビトンはまだ実験的に検出されていない理論上の粒子です。他の基本的な力である電磁気力、強い核力、弱い核力はすべて、力を媒介するゲージボソンによって説明されるため、同じメカニズムを使用して重力を説明しようとするのは自然なことでした。結果として得られる理論上の粒子はグラビトンであり、量子スピン値は 2 であると予測されています。
上記に加えて、他の基本的なボソンが予測されていますが、明確な実験的確認はありません（まだ）：
複合ボソン
いくつかのボソンは、2 つ以上の粒子が結合して整数スピン粒子を作成するときに形成されます。
数学に従っている場合、偶数の半整数は常に整数になるため、偶数のフェルミオンを含む複合粒子はボソンになります。