بوزون

📅 آخر تحديث: ١٩ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ١٩ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 1 صور
الموسوعة الحرة

تُعدّ فئة البوزونات إحدى الفئتين الأساسيتين للجسيمات دون الذرية ، والفئة الأخرى هي الفرميونات . يجب أن تكون جميع الجسيمات دون الذرية إما من إحدى هاتين الفئتين. أما الجسيم المركب ( الهادرون ) فقد ينتمي إلى أيٍّ من الفئتين تبعًا لتكوينه.

في فيزياء الجسيمات ، البوزون ( يُلفظ / ˈboʊzɒn / [ 1 ] / ˈboʊsɒn / [ 2 ] ) هو جسيم دون ذري ذو عدد كمي مغزلي صحيح ( 0 ، 1 ، 2 ، ...) . تُعد البوزونات إحدى الفئتين الأساسيتين للجسيمات دون الذرية، والفئة الأخرى هي الفرميونات ، التي لها عدد كمي مغزلي فردي نصف (1/2، 3/2، 5/2، ...). كل جسيم دون ذري مُرصَد هو إما بوزون أو فرميون. صاغ بول ديراك مصطلح "بوزون" لتصنيف الجسيمات الأساسية التي تخضع لإحصاءات بوز-أينشتاين ، وهو الإطار الكمي الذي ابتكره ساتيندرا ناث بوز .

بعض البوزونات جسيمات أولية تؤدي دورًا خاصًا في فيزياء الجسيمات، يختلف عن دور الفرميونات (التي تُوصف أحيانًا بأنها مكونات "المادة العادية" ). تعمل بعض البوزونات الأولية (مثل الغلوونات ) كناقلات للقوى ، مما يُولّد قوى بين الجسيمات الأخرى، بينما يُساهم بوزون واحد ( بوزون هيغز ) في ظاهرة الكتلة . أما البوزونات الأخرى، مثل الميزونات ، فهي جسيمات مركبة تتكون من مكونات أصغر.

خارج نطاق فيزياء الجسيمات، تتصرف بوزونات مركبة متطابقة متعددة عند كثافات عالية أو درجات حرارة منخفضة بطريقة مميزة تُوصف بإحصاءات بوز-أينشتاين : على سبيل المثال، يصبح غاز ذرات الهيليوم-4 مائعًا فائقًا عند درجات حرارة قريبة من الصفر المطلق. وبالمثل، تنشأ الموصلية الفائقة لأن بعض الجسيمات شبه الحقيقية ، مثل أزواج كوبر ، تتصرف بهذه الطريقة المميزة.

اسم

صاغ بول ديراك مصطلح " بوزون" [ 3 ] [ 4 ] لتصنيف الجسيمات الأساسية التي تخضع لإحصاءات بوز-أينشتاين ، وهو إطار كمومي رائد وضعه الفيزيائي الهندي ساتيندرا ناث بوز . [ 5 ] أثناء عمله محاضرًا ( ثم أستاذًا ) في جامعة دكا في البنغال (الآن في بنغلاديش )، [ 6 ] حقق بوز إنجازًا جوهريًا: فمن خلال التعامل مع الفوتونات كجسيمات متطابقة وغير قابلة للتمييز، استنتج قانون بلانك بشكل مستقل دون الاعتماد على الفيزياء الكلاسيكية. [ 7 ] أرسل هذه المخطوطة التأسيسية إلى ألبرت أينشتاين ، الذي أدى ترجمته اللاحقة وتأييده للعمل إلى التطوير الرسمي للإحصاءات والتنبؤ النظري بمكثف بوز-أينشتاين . [ 8 ]

البوزونات الأولية

جميع الجسيمات الأولية المرصودة إما بوزونات (ذات لف مغزلي صحيح) أو فرميونات (ذات لف مغزلي فردي نصف صحيح). [ 9 ] في حين أن الجسيمات الأولية التي تُكوّن المادة العادية ( اللبتونات والكواركات ) هي فرميونات، فإن البوزونات الأولية تحتل دورًا خاصًا في فيزياء الجسيمات. فهي إما تعمل كناقلات للقوى التي تُولّد قوى بين الجسيمات الأخرى، أو في حالة واحدة تُولّد ظاهرة الكتلة .

وفقًا للنموذج القياسي لفيزياء الجسيمات، هناك خمسة بوزونات أولية:

تم افتراض أن بوزون موتر من الرتبة الثانية ( لف مغزلي = 2) يُسمى الجرافيتون (G) هو حامل قوة الجاذبية ، ولكن حتى الآن فشلت جميع المحاولات لدمج الجاذبية في النموذج القياسي. [ أ ]

البوزونات المركبة

يمكن أن تكون الجسيمات المركبة (مثل الهادرونات والنوى والذرات ) بوزونات أو فرميونات تبعًا لمكوناتها. ولأن للبوزونات عزمًا مغزليًا صحيحًا ، وللفرميونات نصف عزم مغزلي فردي صحيح، فإن أي جسيم مركب يتكون من عدد زوجي من الفرميونات هو بوزون (على سبيل المثال، 1/2 + 1/2 + 1/2 + 1/2 = 2 للكواركات الثلاثة والإلكترون في ذرة الهيدروجين).

تشمل البوزونات المركبة ما يلي:

باعتبارها جسيمات كمومية ، يُوصف سلوك البوزونات المتعددة غير القابلة للتمييز عند الكثافات العالية بإحصاءات بوز-أينشتاين. ومن الخصائص المهمة في الميوعة الفائقة وتطبيقات مكثفات بوز-أينشتاين الأخرى ، عدم وجود قيود على عدد البوزونات التي يمكن أن تشغل الحالة الكمومية نفسها. ونتيجة لذلك، فعندما يُبرّد غاز ذرات الهيليوم-4، على سبيل المثال، إلى درجات حرارة قريبة جدًا من الصفر المطلق ، وتصبح الطاقة الحركية للجسيمات ضئيلة، فإنه يتكثف إلى حالة طاقة منخفضة ويصبح مائعًا فائقًا .

وتشمل الأمثلة الأخرى في أنظمة المادة المكثفة أزواج كوبر في الموصلات الفائقة والإكسيتونات في أشباه الموصلات. [ 12 ]

الجسيمات شبه الحقيقية

لوحظ أن بعض الجسيمات شبه الحقيقية تتصرف كبوزونات وتتبع إحصاءات بوز-أينشتاين ، بما في ذلك أزواج كوبر والبلازمونات والفونونات . [ 13 ] : 130

انظر أيضاً

ملاحظات توضيحية

  1. ↑ على الرغم من كونه حامل قوة الجاذبية التي تتفاعل مع الكتلة، فقد توقعت معظم محاولات الجاذبية الكمومية أن يكون للغرافتون كتلة، تمامًا كما أن الفوتون ليس له شحنة كهربائية، وأن بوزونات W و Z ليس لها "نكهة" .
  2. تشكل النوى ذات العدد الكتلي الزوجي 60 % من جميع النوى المستقرة ، أي 153/254 . وهي بوزونات، أي لها عزم مغزلي صحيح، ومعظمها (148 من أصل 153) نوى زوجية البروتون/زوجية النيوترونات (EE). تتميز نوى EE بعزم مغزلي يساوي صفرًا بالضرورة بسبب الازدواج.أما النوى البوزونية المستقرة الخمس المتبقية فهي نوى مستقرة فردية البروتون/فردية النيوترونات (OO) (انظر: النوى الذرية الزوجية والفردية، قسم: بروتون فردي، نيوترون فردي ). وهذه النوى البوزونية الخمس الفردية-الفردية هي:      
    2 1 ساعة
    6 3 لي
    10 5 ب
    14 7 شمالاً
    180 متر 73 تا
    لكل من الخمسة دوران صحيح وغير صفري.

مراجع

  1. ↑ "بوزون" . قاموس ليكسيكو الإنجليزي البريطاني . مطبعة جامعة أكسفورد . مؤرشف من الأصل في 9 يوليو 2021.
  2. ↑ ويلز، جون سي. (1990). قاموس لونغمان للنطق . هارلو، إنجلترا: لونغمان. ISBN 978-0582053830.المدخل "بوزون"
  3. ^ ملاحظات حول محاضرة ديراك التطورات في النظرية الذرية في Le Palais de la Découverte، 6 ديسمبر 1945 . أوراق UKNATARCHI ديراك. BW83/2/257889. 
  4. ↑ فارميلو، غراهام (25 أغسطس 2009). أغرب رجل: الحياة الخفية لبول ديراك، متصوف الذرة . دار بيسيك بوكس. ص 331. ISBN  9780465019922.
  5. ↑ دايجل، كاتي (10 يوليو 2012). "الهند: كفى حديثًا عن هيغز، فلنتحدث عن البوزون" (ملف PDF) . Phys.org. أسوشيتد برس . تاريخ الاسترجاع: 10 يوليو 2012 .
  6. ↑ بال، هارتوش سينغ (19 سبتمبر 2012). "البوز في البوزون" . لاتيتيود (مدونة). صحيفة نيويورك تايمز . مؤرشف من الأصل في 22 سبتمبر 2012. تم الاطلاع عليه في 21 سبتمبر 2012 .
  7. ^ بوز ، سن (1924). “Plancks Gesetz und Lichtquantenhypothese”. Zeitschrift für Physik (باللغة الألمانية). 26 (1): 178– 181. بيب كود : 1924ZPhy...26..178B . دوى : 10.1007/BF01327326 . S2CID 186237222 . 
  8. ↑ "بوزون هيغز: شعر الجسيمات دون الذرية" . بي بي سي نيوز . 4 يوليو 2012. تم الاطلاع عليه في 6 يوليو 2012 .
  9. ↑ كارول، شون (2007). دليل . المادة المظلمة، الطاقة المظلمة: الجانب المظلم من الكون. شركة التدريس. الجزء 2، ص 43. ISBN   978-1598033502... البوزون: جسيم يحمل قوة، على عكس جسيم المادة (الفرميون )  . يمكن تكديس البوزونات فوق بعضها البعض بلا حدود. من أمثلتها الفوتونات، والغلوونات، والجرافيتونات، والبوزونات الضعيفة، وبوزون هيغز. يكون دوران البوزون دائمًا عددًا صحيحًا: 0، 1، 2، وهكذا  ...
  10. ↑ كيني، جون ب. (2022). "الميزونات" . إيبسكو . تم الاسترجاع في 23 مايو 2026 .
  11. ↑ قايم، سيد م.؛ سبان، إنجو؛ شولتن، برنارد؛ نوماير، بيرند (8 يونيو 2016). "استخدامات جسيمات ألفا، وخاصة في دراسات التفاعلات النووية وإنتاج النظائر المشعة الطبية" . مجلة راديوكيميكا أكتا . 104 (9): 601. doi : 10.1515/ract-2015-2566 . S2CID 56100709. تاريخ الاسترجاع: 22 مايو 2021 . 
  12. ↑ مونيك كومبسكو وشيو-يوان شياو، "الإكسيتونات وأزواج كوبر: بوزونان مركبان في فيزياء الأجسام المتعددة"، مطبعة جامعة أكسفورد ( ISBN) 9780198753735).
  13. ↑ بول، تشارلز ب. الابن (11 مارس 2004). القاموس الموسوعي لفيزياء المادة المكثفة . دار النشر الأكاديمية. ISBN 978-0-08-054523-3.