¿Qué es un bosón?

Todas las partículas fundamentales, como los electrones y los fotones, tienen un grado intrínseco de libertad llamado “giro”, que en muchas situaciones actúa como una forma de momento angular.

Un bosón es una partícula con un giro total que es igual a un número entero (0,1,2, …) multiplicado por la constante de Planck ([matemática] \ hbar [/ matemática]). Por ejemplo, los fotones (las partículas que componen la luz) son bosones que tienen giros totales de solo [math] \ hbar [/ math]. Esto contrasta con los electrones, que son fermiones y tienen giros de [math] \ hbar / 2 [/ math]. Todas las partículas que transportan la fuerza fundamental (fotón, gluón, W, Z) son bosones.

Los bosones obedecen las estadísticas de Bose-Einstein, lo que significa que cualquier número de bosones del mismo tipo puede ocupar el mismo estado físico. Esto puede parecer de poca consecuencia práctica, pero implica que las partículas compuestas, incluidos los átomos enteros, con números de espín enteros pueden condensarse en una forma especial de materia llamada condensado de Bose-Einstein:

Condensación de Bose-Einstein de los átomos de rubidio

También es la razón por la cual el helio ([matemáticas] ^ {4} \ textrm {He} [/ matemáticas] es un bosón) se vuelve superfluido por debajo de 2,17 K, y los fotones en una región del espacio pueden tener exactamente la misma longitud de onda y polarización ( haciendo láser posibles).

Los bosones son partículas que siguen las estadísticas de Bose-Einstein. La estadística BE es una forma en que una colección de partículas indistinguibles que no interactúan puede ocupar un conjunto de niveles de energía discreta disponibles en equilibrio termodinámico. Las partículas se pueden caracterizar en bosones y fermiones. La diferencia característica entre los fermiones y el bosón es que cualquier número de bosones puede tener el mismo estado cuántico, pero no hay dos fermiones que puedan tener el mismo estado cuántico. Los bosones pueden clasificarse en cinco tipos:

1. Los bosones de calibre (los portadores de fuerza)

2. Bosón escalar (bosón de Higgs): un bosón escalar es un bosón que tiene un giro cero.

Los bosones de calibre consisten en los gluones W, Z y los fotones.

Los bosones W y Z son partículas elementales que median la interacción débil. El bosón W tiene su antipartícula donde el bosón Z es de naturaleza neutral. El bosón de Higgs es responsable de la masa que nos rodea. Todas las partículas que tienen masa interactúan con la partícula de Higgs a través del mecanismo de Higgs. Los fotones son los bosones que no tienen masa porque no interactúan con la partícula de Higgs a través del mecanismo de Higgs. Su presencia es confirmada por el CERN. Una partícula compuesta también puede ser un bosón.

Se cree que los bosones son partículas responsables de todas las fuerzas físicas. Otros bosones conocidos son el fotón, los bosones W y Z, y el gluón. Los científicos aún no saben cómo combinar la gravedad con el modelo estándar. Es la excitación cuántica del campo de Higgs, un campo fundamental de importancia crucial para la teoría de la física de partículas.

Si estás hablando del bosón de Higgs, entonces es, por lo menos, la partícula más cara de todos los tiempos. Es una comparación un poco injusta; Descubrir el electrón, por ejemplo, requería poco más que un tubo de vacío y algo de genio genuino, mientras que encontrar el bosón de Higgs requería la creación de energías experimentales raramente vistas antes en el planeta Tierra. El Gran Colisionador de Hadrones apenas necesita presentación, ya que es uno de los experimentos científicos más famosos y exitosos de todos los tiempos, pero la identidad de su partícula objetivo principal todavía está envuelta en misterio para gran parte del público. Se le ha llamado la Partícula de Dios, pero gracias a los esfuerzos de literalmente miles de científicos, ya no tenemos que asumir su existencia por fe.

No es tan fácil como pensaría dar una definición clara y concisa de lo que es un bosón … al menos en términos simples … y sin confundirlo aún más, pero lo intentaré …

Para comenzar, existen 2 tipos básicos de partículas: fermiones y bosones, que se clasifican según ciertas características que puedan tener, en particular el “giro” de la partícula, aquí es donde puede ser confuso.

Las partículas no están girando realmente. Spin es solo un tipo de momento angular intrínseco que tiene una partícula y se describe en términos de la unidad de este momento angular hbar / 2pi (disculpe los caracteres no matemáticos) donde hbar es la constante de planck reducida. Tenga en cuenta que hbar / 2pi es solo una unidad de medida para este momento angular. Decimos que estas partículas tienen un momento angular porque se comportan como pequeños imanes, y los campos magnéticos surgen de cargas eléctricas en movimiento o giratorias. Entonces, incluso si las partículas no giran realmente, esta propiedad intrínseca de imán hace que parezca que giran en un eje.

Dado que el espín, como todo lo demás en mecánica cuántica está cuantizado, solo puede haber valores discretos que las partículas puedan poseer. Fermiones, tienen lo que llamamos giro de medio entero (1/2, 3/2, 5/2, etc.) y los bosones tienen giro entero (0,1,2, etc.) No dejes que los nombres te asusten, solo significa que los fermiones tienen diferentes características de giro, luego bosones y cada uno solo puede tener valores específicos basados ​​en múltiplos de un valor mínimo que cada uno posee. Estas características diferentes determinan cómo se comporta la partícula. Por ejemplo, 2 fermiones idénticos no pueden ocupar el mismo espacio o estado cuántico al mismo tiempo, esto se debe al principio de exclusión de pauli. Los bosones, por otro lado, pueden y son responsables de fenómenos como los condensados ​​de Bose-Einstein o la superfluidez.

Ejemplos de fermiones son sus componentes de materia típicos como protones, neutrones o electrones. Ejemplos de bosones son sus partículas portadoras de fuerza. como fotones, gluones y, por supuesto, el bosón higgs.

En realidad, los hadrones, que son partículas compuestas como los átomos, pueden ser fermiones o bosones, dependiendo de sus partes constituyentes. Debido a la relación entre el espín y las estadísticas, un átomo con un número par de nucleones que tienen cada uno un espín entero medio (fermiones) será un bosón, los átomos con un número impar de nucleones serán fermiones. Esto contribuye a por qué algunos átomos tienen propiedades diferentes que otros, como los superfluidos y los condensados ​​de Bose-Einstein.

Aunque esto probablemente agrega más preguntas de las que respondí, puede ver por qué es tan difícil de explicar. Los bosones tienen un tipo de momento angular y fermiones otro y, por lo tanto, diferentes propiedades.

Una partícula con giro entero.

En mi primer año, hice un diagrama que muestra las diferentes clasificaciones de partículas.

En el lado derecho están los bosones y puedes ver que se dividen en dos tipos diferentes. Mesones y bosones medidores.

Los mesones son partículas compuestas hechas de dos quarks. Una lista de algunos ejemplos se puede ver a continuación.

Como puede ver, siempre es un quark normal y un anti-quark. El giro siempre es un número entero.

El otro tipo, los bosones medidores, son portadores de fuerza que median las interacciones entre otras partículas.

Varían bastante. Algunos con masa, otros sin. Gamas infinitas, gamas finitas. Pero siempre un giro entero.

Esa es la definición primaria, una partícula con espín entero.

Boson está relacionado con la mecánica cuántica.

En general, los bosones son partículas fundamentales como el electrón. Déjame explicarte en profundidad sobre un bosón. Una partícula que obedece a las estadísticas de “BOSE-EINSTEIN” se llama bosón. Hay muchas partículas que entran en la categoría de bosones.

Básicamente hay dos categorías de partículas fundamentales, a saber, fermiones y otros ser bosones. Los bosones son básicamente portadores de fuerza, actúan como pegamento que mantiene la materia unida, mientras que los fermiones lo constituyen.

La propiedad principal del bosón según las estadísticas de Bose-Einstein es que dos o más números de bosones pueden tener el mismo estado cuántico a diferencia de los fermiones que están restringidos por las estadísticas FERMI-DIRAC.

Al llegar a la clasificación de los bosones, los bosones pueden ser partículas elementales o partículas compuestas. Todas las partículas elementales en la categoría de bosones se denominan “bosones de calibre”. Existen principalmente cuatro bosones de calibre, a saber: fotones, gluones, bosones W y Z, todos ellos portadores de fuerza. Los mesones son una de las partículas compuestas que entran en la categoría de bosones.

NOTA: “HIGGS BOSON ES UN BOSON ESCALAR QUE TAMBIÉN ES UNA PARTICULA PRIMARIA. NO ACTÚA COMO UN PORTADOR DE FUERZA”.

NOTA: “GRAVITON QUE ES UNA PARTICULA HIPOTETICA TAMBIEN ES UN BOSON”

En general, se trata de bosones y su clasificación.

ESPERO QUE ESTE ES DE USO

Los bosones son partículas que obedecen las estadísticas de Bose-Einstein, a diferencia de los fermiones que obedecen las estadísticas de Fermi-Dirac.

Los mediadores de las cuatro fuerzas fundamentales (gravedad, fuerza electromagnética, interacciones nucleares fuertes y débiles) son todos bosones. Entonces, el fotón (piense en la luz) y los gluones son bosones. El bosón de Higgs (gran noticia hace un par de años) también es un bosón (¡duh!). Algunos ejemplos de fermiones son electrones, protones, neutrones y partículas más oscuras como los quarks y los neutrinos.

La mayor diferencia entre fermiones y bosones es que no hay dos fermiones que puedan ocupar el mismo estado cuántico, mientras que no hay restricción en el número de bosones que pueden ocupar un cierto estado cuántico. El hecho de que los fermiones como el electrón no puedan ocupar el mismo estado cuántico es lo que da lugar a la estructura en los átomos.

Un bosón es literalmente solo una partícula con espín entero [matemáticas] (0, \ 1 \ …) [/ matemáticas]. Podemos definir un bosón de calibre como una partícula que surge de una fluctuación en algún campo fundamental (fotones, gluones, bosones W y Z, etc.). También podemos definir que un bosón sea solo una partícula con giro entero. Todos los bosones no son necesariamente bosones medidores. Por ejemplo, los muones se consideran bosones, ya que están compuestos por un quark y un antiquark, donde los giros se pueden sumar para obtener un valor entero.

Los bosones son partículas cuyas muchas funciones de onda de partículas son simétricas bajo el intercambio de cualesquiera dos partículas idénticas.

Como todo el grupo de permutación en n etiquetas se genera mediante intercambios por pares, esto implica que las funciones de onda de muchos bosones idénticos son simétricas bajo permutaciones arbitrarias de las etiquetas de partículas.

Son una falacia.

Creo que ahora he entendido bastante bien cómo funciona la absorción y emisión de luz y lo sorprendente es que, en muchos sentidos, se comportan un poco como se supone que deben comportarse los bosones. Por supuesto, no son realmente bosones, y no hay absolutamente ninguna manera de que este comportamiento bosónico percibido pueda extenderse a otras partículas, al menos a las partículas cargadas.

Boson Theory es realmente un respaldo para GTR, que se basa en una prueba completamente defectuosa de Equivalencia de Masa / Energía. La interacción tiene que explicarse a un nivel completamente superficial porque si hay algún tipo de interacción interna, entonces todo el GTR se cuelga para que se seque. Entonces Einstein, siendo lo suficientemente astuto como para ver su error pero no lo suficientemente honesto como para admitirlo, nos dio la teoría del bosón.

Son fuerzas fundamentales que transportan partículas. Encarnan todas las fuerzas del universo: electromagnetismo, gravedad, fuerza nuclear débil y la fuerza nuclear fuerte. Todos son sin masa, lo que significa que viajan a C , la velocidad de la luz. Se pueden clasificar en fotones, bosón W, bosón Z, gluón y bosón de Higgs.

Boson es una partícula elemental con espín entero. Por ejemplo, el fotón tiene un giro 1 y, por lo tanto, es un bosón. A diferencia de un fermión (medio espín entero, por ejemplo, electrón), todos los bosones pueden ocupar el mismo estado fundamental cuántico. Tal estado se conoce como condensado de Bose-Einstein. Un ejemplo es el láser.

Una partícula que sigue las estadísticas de Bose-Einstein. Para los bosones, el número cuántico de giro es cero o un número entero.

Se cree que los bosones llevan las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza (electromagnetismo, gravedad, interacción fuerte, interacción débil). Básicamente son portadores de fuerza.