W fizyce cząstek bozony są cząstkami posiadającymi spin całkowity. Większość bozonów to cząstki złożone, jednakże 12 z nich (tak zwane bozony cechowania) są cząstkami elementarnymi, niezłożonymi z mniejszych cząstek (cząstki fundamentalne).
Każda cząstka jest bozonem lub fermionem, zależnie od posiadanego spinu – twierdzenie statystyki spinowej narzuca wynikającą z niego statystykę kwantową, która odróżnia fermiony od bozonów. Zgodnie z modelem standardowym fermiony są cząstkami elementarnymi „materii”, natomiast bozony przenoszą oddziaływania.
W związku ze spinem całkowitym (twierdzenie o związku spinu ze statystyką), nieoddziałujące bozony podlegają statystyce Bosego–Einsteina. Jedną z jej konsekwencji jest istnienie kondensatu Bosego–Einsteina, „piątego” stanu skupienia materii, w którym dowolna liczba bozonów może dzielić ten sam stan kwantowy.
Oddziaływania wirtualnych bozonów z rzeczywistymi fermionami nazywamy oddziaływaniami podstawowymi. Zachowanie pędu w tych oddziaływaniach objawia się matematycznie we wszystkich znanych siłach. Bozony uczestniczące w tych oddziaływaniach nazywamy bozonami cechowania. Są to:
- dwa bozony W i jeden Z (oddziaływanie słabe)
- osiem gluonów (oddziaływanie silne)
- foton (oddziaływanie elektromagnetyczne)
- hipotetyczny grawiton pośredniczący w grawitacji.
Cząstki złożone z kilku innych cząstek (tak jak protony lub neutrony) mogą być zarówno fermionami jak i bozonami, zależnie od ich całkowitego spinu. Z tego powodu wiele jąder atomowych jest bozonami. Pomimo tego, że cząstki tworzące jądra, t.j. proton, neutron, a także krążące wokół jądra elektrony, są fermionami, możliwe jest by jeden pierwiastek (na przykład hel) miał izotopy będące fermionami (np. 3He) i inne będące bozonami (np. 4He). (3He) jest złożony z jednego neutronu, dwóch protonów [PNP] i dwóch elektronów. Podobnie jądro(!) deuteru (2H), złożone z jednego protonu i jednego neutronu [NP] jest bozonem, podczas gdy jądro trytu (3H), które jest złożone z dwóch neutronów i jednego protonu [NPN] jest fermionem.
Różnica pomiędzy statystykami bozonów i fermionów istnieje wyłącznie przy dużych gęstościach – kiedy ich funkcje zachodzą na siebie. W niskich gęstościach, obydwie statystyki redukują się do statystyki Maxwella-Boltzmanna, więc zarówno bozony i fermiony zachowują się jak cząsteczki klasyczne.
Jedna myśl na temat “Bozony”