Boson
Das Standardmodell mit den Bosonen in rot

Bosonen (nach dem indischen Physiker Satyendranath Bose) sind im Standardmodell der Teilchenphysik alle Teilchen, die der Bose-Einstein-Statistik genügen. Nach dem Spin-Statistik-Theorem besitzen alle Bosonen einen ganzzahligen Spin.

Zu den Bosonen gehören:

Bosonen grenzen sich ab von den Fermionen, die der Fermi-Dirac-Statistik genügen und nach dem Spin-Statistik-Theorem einen halbzahligen Spin besitzen. Ein Elementarteilchen in drei Raumdimensionen ist immer entweder ein Boson oder ein Fermion. In sehr dünnen Schichten, die also zweidimensionale Systeme darstellen, gibt es außer Bosonen und Fermionen die sogenannten Anyonen, die einer eigenen Statistik genügen.

Inhaltsverzeichnis

Einteilung nach dem Spin

Bosonen werden je nach Spin verschieden bezeichnet. Grundlage dieser Bezeichnung ist ihr Transformationsverhalten unter eigentlich orthochronen Lorentz-Transformationen.

Spin Bosontyp Vertreter
0 Skalarboson Pionen,
Higgs-Boson des SM (hypothetisch)
1 Vektorboson Eichbosonen
2 Tensorboson / symmetrischer Tensor 2. Stufe Graviton (hypothetisch)

Tensoren höherer Stufen (d. h. Bosonen mit einem Spin > 2) sind physikalisch weniger relevant, da sie nur als zusammengesetzte Teilchen auftreten.

Supersymmetrische Bosonen

In dem um die Supersymmetrie erweiterten Modell der Elementarteilchen existieren noch weitere elementare Bosonen. Auf jedes Fermion kommt rechnerisch ein Boson als supersymmetrisches Partnerteilchen, ein so genanntes Sfermion, so dass sich der Spin jeweils um ±1/2 unterscheidet. Die Superpartner der Fermionen werden allgemein durch ein zusätzliches S im Namen benannt, so heißt z. B. das entsprechende Boson zum Elektron dann Selektron.

Genau genommen wird zunächst jedem fermionischen Feld (im Wechselwirkungsbild) ein bosonisches Feld als Superpartner zugeordnet. Die beobachtbaren oder vorhergesagten Teilchen (Massebild) ergeben sich jeweils aus Linearkombinationen dieser Felder. Die Zahl und der relative Anteil der zu dieser Mischung beitragenden Komponenten muss auf der Seite der Superpartner nicht mit den Verhältnissen auf der ursprünglichen fermionischen Seite übereinstimmen. Ohne - oder mit nur geringer Mischung - kann jedoch einem Fermion (wie dem oben erwähnten Elektron) ein ganz bestimmtes Sfermion (wie das Selektron) zugeordnet werden.

Darüber hinaus benötigt bereits das minimale supersymmetrische Standardmodell (MSSM) im Unterschied zum Standardmodell (SM) mehrere bosonische Higgs-Felder inklusive ihrer Superpartner.

Bisher wurde keines der postulierten supersymmetrischen Partnerteilchen experimentell nachgewiesen. Sie müssen demnach eine so hohe Masse haben, dass sie unter normalen Bedingungen nicht entstehen. Man hofft, dass die neue Generation der Teilchenbeschleuniger zumindest einige dieser Bosonen nachweisen kann. Anzeichen sprechen dafür, dass das leichteste supersymmetrische Teilchen (LSP) im Bereich einiger hundert GeV liegt.

Makroskopische Quantenzustände

Eine besondere Eigenschaft der Bosonen ist, dass sich bei Vertauschung zweier gleicher Bosonen die quantenmechanische Wellenfunktion nicht ändert. (Im Gegensatz dazu ändert sich bei einer Vertauschung zweier gleicher Fermionen das Vorzeichen der Wellenfunktion.) Die Begründung für diese Invarianz der Wellenfunktion bei Bosonen-Vertauschung erfolgt über das relativ komplizierte Spin-Statistik-Theorem.

Eine Konsequenz ist, dass sich gleichartige Bosonen zur selben Zeit am selben Ort (innerhalb der Unschärferelation) befinden können. Mehrere Teilchen nehmen dann den gleichen Quantenzustand ein. So können Bosonen makroskopische Quantenzustände bilden. Beispiele sind:

Siehe auch

Weblinks

Wiktionary Wiktionary: Boson – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

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Synonyme:

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  • boson — bosón s. m., pl. bosóni Trimis de siveco, 10.08.2004. Sursa: Dicţionar ortografic  BOSÓN, bosoni, s.m. Una dintre cele două diviziuni ale particulelor elementare (bosonii şi fermionii sunt particule componente ale electronilor şi nucleonilor),… …   Dicționar Român

  • boson — o son (b[=o] z[o^]n), n. [From S. N. Bose, an Indian physicist.] (Physics) A fundamental particle that obeys Bose Einstein statistical rules, but not the Pauli exclusion principle; the spin value of a boson is always an integer. Examples of… …   The Collaborative International Dictionary of English

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  • bóson — s. m. Partícula de spin inteiro que obedece à estatística de Bose Einstein (mésons, fótons, etc.). • [Brasil] Plural: bósones ou bósons.   ‣ Etimologia: inglês boson   ♦ Grafia em Portugal: bosão …   Dicionário da Língua Portuguesa

  • boson — o son (b[=o] s n), n. See {Boatswain}. [Obs.] [Also spelled {bosun}.] Dryden. [1913 Webster] …   The Collaborative International Dictionary of English

  • Bosón — bosón. (De Bose Einstein, estadística que sigue esta partícula, y ón2). m. Fís. Partícula elemental que, como el fotón, ejerce la interacción entre fermiones. * * * (Denominación dada en honor al físico indio Satyendra Nath Bose) …   Enciclopedia Universal

  • boson — class of subatomic particles, named for Indian physicist S.N. Bose (1894 1974) + subatomic particle suffix ON (Cf. on) …   Etymology dictionary

  • boson — bòson m DEFINICIJA v. bozon …   Hrvatski jezični portal

  • bosón — (De Bose Einstein, estadística que sigue esta partícula, y ón2). m. Fís. Partícula elemental que, como el fotón, ejerce la interacción entre fermiones …   Diccionario de la lengua española

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