juhlallisuudet alkoivat tänään tänä päivänä vuonna 1894 syntyneen kuuluisan fyysikon Satyendra Nath Bosen 125-vuotissyntymäpäivän muistoksi. Bosen nimi oli paljon uutisissa, kun Cern löysi Higgsin bosonin muutama vuosi sitten. Monissa raporteissa huomautettiin ja juhlittiin sitä, että sana ”boson” ”Higgs boson” oli keksitty Bosen sukunimestä. Higgsin bosoni ei kuitenkaan ole ainoa hiukkanen, joka nauttii tästä kunniasta, ja itse asiassa on olemassa kokonainen alkeishiukkasten luokka, jolla on yhteinen ryhmänimi – bosoni.
ajattele niitä monia hiukkasia, joista olet kuullut, kuten elektronia, protonia, neutronia, neutriinoa ja fotonia. Kaikki luettelon hiukkaset fotonia lukuun ottamatta ovat niin sanottuja ainehiukkasia. Fotoni taas on sähkömagneettisen kentän kvantti eli pieni nippu.
ainehiukkasten ja kenttäkvannan välinen suhde on yksinkertainen-Ainehiukkaset vuorovaikuttavat keskenään vaihtamalla sopivaa kenttäkvantaa.
yksi olennainen ero materiahiukkasten ja kenttäkvannan välillä on se, että vaikka niin monta kenttäkvanttia voi puristaa pieneen tilavuuteen, sitä ei voi tehdä aineen kanssa. Jos haluat nähdä tämän, yritä vain istua lähellä toista ihmistä-on olemassa raja, kuinka lähelle voit päästä. Tämä johtuu siitä, että elektronit, protonit jne kehomme vastustaa pinota päällekkäin. Sama ei koske kenttäkvantaa, joka voidaan pakata niin tiiviisti kuin tarvitaan.
tähän olennaiseen eroon on puututtava, kun tarkastellaan identtisten hiukkasten systeemejä, esimerkiksi elektronien tai fotonien kokoelmia. Ero ilmenee monihiukkasjärjestelmän tilastollisissa ominaisuuksissa. Materiahiukkaset, kuten elektronit, protonit jne. noudattavat Fermi-Diracin statistiikkaa, minkä vuoksi ne tunnetaan ”Fermioneina”. Esimerkiksi kenttäkvantat tottelevat niin sanottuja Bosen-Einsteinin tilastoja ja niitä kutsutaan yhteisesti ”Bosoneiksi”.
yleisesti bosoneista kuullaan vähemmän. On Higgsin bosoni, joka antaa massan hiukkasille, kuten protoneille ja neutroneille. On olemassa W-ja Z-bosonit, jotka liittyvät heikkoon voimaan ja nutrinoihin.
miksi kutsua niitä bosoneiksi?
miksi näitä hiukkasia kutsutaan bosoneiksi? Bose itse asiassa keksi (fotonien tapauksessa), miten ryhmä identtisiä fotoneja käyttäytyisi. Hän oli kiinnostunut toistamaan matemaattisesti Planckin säteilylain käyttäen vain kvanttimekaanisia ideoita. Hän käytti tekniikkaa tässä laskelmassa, joka loi perustan quantum tilastoja. Sitten hän lähetti hänen paperi Albert Einstein jotka tunnustettu arvo hänen laskelma ja oli paperin käännetty saksaksi ja julkaistu lehdessä Zeitschrift fur Physik. Tämä paperi osoittautui seminal yksi ja tekniikka, jota Bose menee nimellä Bose-Einstein tilastot ja hiukkasia, kuten fotonit, jotka noudattavat näitä tilastoja kutsutaan bosonit.
vaikka Bose itse ei tajunnut tekemäänsä valtavaa läpimurtoa, Einstein teki sen, ja hän vei Bosen työtä paljon pidemmälle. Fyysikko Paul Dirac käytti ensimmäisenä termiä ”bosoni” kuvaamaan Bosen-Einsteinin tilastoja noudattavia hiukkasia juhliakseen Bosen panosta tämän teorian kehittämiseen.