1894年に生まれた有名な物理学者Satyendra Nath Boseの125歳の誕生日を記念して、今日から祭りが始まりました。 ボーズの名前は、CERNが数年前にヒッグス粒子を発見したときのニュースに非常に多くありました。 多くの報告は、”ヒッグス粒子”の”ボソン”という言葉がボーズの姓から造語されたという事実を指摘し、祝った。 しかし、ヒッグス粒子はこの名誉を享受する唯一の粒子ではなく、実際にはグループ名を共有する素粒子のクラス全体があります–ボソン。
電子、陽子、中性子、ニュートリノ、光子など、あなたが聞いたことのある多くの粒子を考えてみてください。 光子を除くこのリストのすべての粒子は、いわゆる物質粒子です。 光子は、一方では、電磁場の量子、か小さい束、である。
物質粒子と場の量子の関係は単純であり、物質粒子は適切な場の量子を交換することによって相互作用する。
物質粒子と場の量子の根本的な違いの1つは、できるだけ多くの場の量子を小さな体積に絞ることができますが、物質ではそうするこ これを見るには、ちょうど他の人の近くに座ってみてください–あなたが得ることができるどのように近いに制限があります。 これは私達の体の電子、陽子等が互いの上に積み重なることに抵抗するのである。 同じことは、必要に応じて密接に詰め込むことができる場の量子の場合ではありません。
この本質的な違いは、電子や光子の集まりなど、同一の粒子のシステムを見るときに取り組まなければなりません。 この違いは，多粒子系の統計的性質に現れる。 電子、陽子などの物質粒子は、フェルミ-ディラック統計として知られているものに従い、したがって”フェルミオン”として知られています。 例えば、場の量子はボース-アインシュタイン統計と呼ばれるものに従い、総称して”ボソン”と呼ばれます。
一般的にボソンについてはあまり聞きません。 陽子や中性子のような粒子に質量を与えるヒッグス粒子があります。 弱い力とnutrinosに関連するWボソンとZボソンがあります。
なぜそれらをボソンと呼ぶのですか？
さて、なぜこれらの粒子はボソンとして知られているのですか？ 実際に（光子の特定の場合には）同一の光子のグループがどのように振る舞うかを実際に考え出したのはBoseでした。 彼は量子力学的なアイデアだけを使って、プランクの放射線の法則を数学的に再現することに興味を持っていました。 彼は量子統計の基礎を築いたこの計算に技術を採用しました。 彼はその後、彼の計算の価値を認識し、論文をドイツ語に翻訳し、雑誌Zeitschrift fur Physikに掲載したAlbert Einsteinに論文を送りました。 この論文は独創的なものになり、Boseによって使用される技術はBose-Einstein統計の名前の下になり、これらの統計に従う光子のような粒子はbosonsと呼ばれます。
ボーズ自身は彼が作った巨大な突破口を認識していなかったが、アインシュタインはそうし、彼はボーズの仕事をはるかにさらに取った。 物理学者のPaul Diracは、この理論の発展へのBoseの貢献を祝うために、Bose-Einstein統計に従った粒子を記述するために「ボソン」という用語を最初に使用しました。