ΜΠΟΖΟΝΙΟ

ΜΠΟΖΟΝΙΟ

ΜΠΟΖΟΝΙΟ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ

 Μποζόνιο λέγεται το σωματίδιο με ακέραιο σπιν.Πήρε το όνομά του προς τιμήν του Ινδού φυσικού Μποζέ,ο οποίος πρότεινε για πρώτη φορά μια διαφορετική στατιστική γι'αυτά τα σωματίδια και ειδικότερα για τα φωτόνια,που είναι σήμερα γνωστή ως η στατιστική Μποζέ-Αϊνστάιν (Bose-Einstein).

Μποζόνιο λέγεται το σωματίδιο με ακέραιο σπιν

 Έχουν την χαρακτηριστική ιδιότητα να σχηματίζουν πλήρως συμμετρικές σύνθετες κβαντικές καταστάσεις.Ως επακόλουθο υπόκεινται στην στατιστική Μποζέ-Αϊνστάιν.

O Μποζέ(1η Ιανουαρίου 1894-4 Φεβρουαρίου 1974) ήταν ένας Ινδός μαθηματικός και φυσικός γνωστός για τη συνεργασία του με τον Albert Einstein στη διατύπωση μιας θεωρίας σχετικά με τις  ιδιότητες της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας.Μέλος της Βασιλικής Εταιρείας,του απονεμήθηκε δεύτερο υψηλότερο πολιτικό βραβείο της Ινδίας,το Padma Vibhushan το 1954 από την κυβέρνηση της Ινδίας

 Ένα τυπικό παράδειγμα μποζονίων είναι τα φωτόνια (φορείς της ηλεκτρομαγνητικής δύναμης).Όλα τα σωματίδια μεσολαβητές–φορείς-των τεσσάρων αλληλεπιδράσεων είναι Μποζόνια.

Το Καθιερωμένο Μοντέλο των στοιχειωδών σωματιδίων,με τα μποζόνια στην τελευταία στήλη

 Όλα τα στοιχειώδη σωμάτια είναι είτε φερμιόνια είτε μποζόνια.Σωμάτια που αποτελούνται από μποζόνια μπορούν να είναι μόνο μποζόνια (αλλά τα μποζόνια μπορούν να αποτελούνται από φερμιόνια,όπως τα μεσόνια).

ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΟΥ ΜΠΟΖΟΝΙΟΥ

α) Το spin καθενός είναι ακέραιο πολλαπλάσιο της σταθεράς ħ του Πλανκ.

β) Δεν υπακούουν στην Απαγορευτική Αρχή του Pauli,στο « απαγορεύεται η συγκατοίκηση ».
 Άρα είναι δύσκολο να συνθέσουν σταθερές μορφές όπως συμβαίνει με τα φερμιόνια,οπότε διαφοροποιούνται από αυτό που αντιλαμβανόμαστε ως ύλη (κβάντα πεδίων).

γ) Όπως βεβαιώνει το θεώρημα σπιν και στατιστικής,τα μποζόνια έχουν ακέραιο σπιν (1,2,3,...).

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ ΜΠΟΖΟΝΙΩΝ

α) φωτόνια,

β) W και Z μποζόνια,

γ) γκλουόνια (ή γλουόνια ή γλοιόνια),

δ) άτομα ηλίου 4,

ε) Μποζόνια Χιγκς (Higgs).

 Ένα παράδειγμα μποζονίου με μηδενικό spin είναι το σωματίδιο HIGGS,το οποίο προβλέπεται από το Standard Model.

Μποζόνιο Χιγκς (Higgs)

 Το πεδίο Higgs στο οποίο αναφέρεται δεν είναι διανυσματικό πεδίο,είναι βαθμωτό,γι αυτό και το μποζόνιο HIGGS δεν είναι διανυσματικό μποζόνιο,χαρακτηρίζεται scalar-βαθμωτό-μποζόνιο με μηδενικό spin.

IΣTOΡIA THΣ ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗΣ BOSE-EINSTEIN

 Το 1923,ένας άγνωστος Ινδός φυσικός,ο Σαντιεντρανάθ Μποζ είχε υποβάλλει ένα χειρόγραφο στον Einstein ζητώντας τη γνώμη του.Ήταν μία νέα απόδειξη της φόρμουλας του μέλανος σώματος στην οποία είχε καταλήξει χρησιμοποιώντας τη Στατιστική Μηχανική αλλά με πολύ διαφορετικό τρόπο αντιμετώπισης των φωτονίων .

Ο Bose με τον Einstein

 Ενώ στην κλασική κατανομή Maxwell Boltzmann κάθε μόριο διατηρεί την ατομικότητα του,για τον Bose τα φωτόνια είναι απολύτως ταυτόσημα.Η εναλλαγή δύο εντελώς ίδιων φωτονίων δεν διαμορφώνει μια νέα εικόνα.Ο Einstein μελέτησε την εργασία του Bose,τη μετάφρασε στα γερμανικά και την επόμενη χρονιά,το 1924,δημοσίευσε μια εργασία πάνω σε αυτό το θέμα.Έτσι γεννήθηκε η στατιστική Bose–Einstein που θα συμπληρωνόταν αργότερα από τον Fermi και τον Dirac οι οποίοι έδειξαν ότι στο Σύμπαν ισχύουν δύο είδη στατιστική.