/ 
/ 
Bosoni
Wikipedia
 |
Tätä artikkelia tai sen osaa on pyydetty parannettavaksi, koska se ei täytä laatuvaatimuksia. Voit auttaa Wikipediaa parantamalla artikkelia. Lisää tietoa saattaa olla keskustelusivulla. Tarkennus: täyttä hepreaa pihtiputaan mummolle |
Bosoniksi sanotaan alkeishiukkasia, joiden spin on kokonaisluku. Bosoni on siten nimitys hiukkasten luokalle. Yleisesti ottaen hiukkaset voidaan jakaa kahteen luokkaan spinin mukaan: Mikäli spin on puoliluku (useimmiten +1/2, -1/2, +3/2 tai -3/2), kutsutaan hiukkasta fermioniksi. Muussa tapauksessa hiukkasen spin on kokonaisluku ja sitä kutsutaan bosoniksi. Bosonit on nimetty Satyendra Bosen mukaan.
Erottelu bosoneihin ja fermioneihin perustuu kvanttimekaniikkaan. Fermioneja koskee Paulin kieltosääntö, jonka mukaan kahta tai useampaa saman lajin fermionia ei voi olla samassa kvanttilukujen määrittämässä kvanttimekaanisessa tilassa. Bosoneja tämä kieltosääntö ei koske, vaan niitä voi olla samassa kvanttitilassa kuinka monta tahansa. Useita bosoneja käsittävä systeemi noudattaa Bosen-Einsteinin statistiikkaa. Bosoneja ovat esimerkiksi valokvantit eli fotonit, mikä mahdollistaa esimerkiksi laserin toiminnan. Ero bosonien ja fermionien välillä perustuu viime kädessä niiden aaltofunktion käyttäytymiseen kahden hiukkasen vaihdossa. Kahden identtisen fermionin aaltofunktio on antisymmetrinen, bosonien tapauksessa symmetrinen. Tällöin kahden samassa tilassa olevan samanlaisen fermionin aaltofunktio häviää identtisesti, joten tällainen kokoanaistila ei ole mahdollinen.
Aineen pysyvimmät rakennosat kuten protoni, neutroni ja elektroni ovat fermioneja. Sen sijaan näiden välisten perusvuorovaikutusten välittäjähiukkaset ovat hiukkasfysiikan standardimallin mukaisesti bosoneja. Nämä mittabosonit ovat sähkömagneettista vuorovaikutusta välittävä fotoni, heikkoa vuorovaikutusta välittävät W- ja Z-bosonit sekä kvarkkien välisiä voimia välittävät gluonit. Myös gravitaatiovuorovaikutuksen hypoteettinen välittäjähiukkanen, gravitoni, on teorian mukaan bosoni, samoin kuin standardimallin ennustama Higgsin hiukkanen on bosoni. Standardimallin muut hiukkaset ovat fermioneja.
Erona bosonien ja fermionien välillä on myös se, että fermionien eri ryhmille kuten baryoneille ja leptoneille on voimassa lukumäärän säilymislaki. Tällaista säilymislakia ei ole bosoneille, vaan niitä voi eri vuorovaikutustapahtumissa syntyä ja hävitä.
Usean hiukkasen muodostamat kokonaisuudet, kuten tietyt atomit, voidaan lukea bosoneihin, mikäli niiden kokonaisspin on kokonaisluku. Esimerkiksi nestemäinen Helium-4 ja Cooperin pari käyttäytyvät kuin bosonit.