玻色子是什么
玻色子(boson),得名于印度物理学家玻色.。玻色子是指自旋为整数的粒子。不遵守泡利不相容原理。在低温时可以发生玻色-爱因斯坦凝聚。 符合玻色-爱因斯坦统计:由全同玻色子组成的孤立系统,处于热平衡时,分布在能级εi的粒子数为,Ni=gi/(e^(α+βεi)-1) 。α为拉格朗日乘子、β=1/(kT),由体系温度,粒子密度和粒子质量决定。εi为能级i的能量,gi为能级的简并度。
遵从玻色-爱因斯坦统计的微观粒子。玻色子的自旋为0或整数,例如光子、π介子等。由玻色子或偶数个费米子组成的复合粒子的自旋也是0或整数 ,因而它们也是玻色子,
玻色子包括:. 胶子 - 强相互作用的媒介粒子,自旋为1,有8种;光子 - 电磁相互作用的媒介粒子,自旋为1,只有1种 。这些基本粒子在宇宙中的“用途”可以这样表述:构成实物的粒子(轻子和重子)和传递作用力的粒子(光子、介子、胶子、W和Z玻色子)。在这样的一个量子世界里,所有的成员都有标定各自基本特性的四种量子属性:质量、能量、磁矩和自旋。
这四种属性当中,自旋的属性是最重要的,它把不同种粒子王国分成截然不同的两类,就好像这个世界上因为性别将人类分成了男人和女人一样意义重大。粒子的自旋不像地球自转那样是连续的,而是一跳一跳地旋转着的。根据自旋倍数的不同,科学家把基本粒子分为玻色子和费米子两大类。费米子是像电子一样的粒子,有半整数自旋(如1/2,3/2,5/2等);而玻色子是像光子一样的粒子,有整数自旋(如0,1,2等)。
这种自旋差异使费米子和玻色子有完全不同的特性。没有任何两个费米子能有同样的量子态:它们没有相同的特性,也不能在同一时间处于同一地点;而玻色子却能够具有相同的特性。
基本粒子中所有的物质粒子都是费米子,是构成物质的原材料(如轻子中的电子、组成质子和中子的夸克、中微子);而传递作用力的粒子(光子、介子、胶子、W和Z玻色子)都是玻色子。
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玻色子是遵循玻色-爱因斯坦统计,自旋量子数为整数(0,1,……)的粒子,比如介子、氘核、氦-4等复合粒子以及希格斯粒子、光子、胶子、和Z等基本粒子。玻色子不遵守泡利不相容原理,在低温时可以发生玻色-爱因斯坦凝聚。 基本介绍 中文名 :玻色子 外文名 :Boson 特点 :不遵守泡利不相容原理 属性 :质量、电量和自旋 例子 :规范玻色子、希格斯粒子、氘核等 现象 :低温时发生玻色-爱因斯坦凝聚 套用范围 :量子力学 基本信息,简介,分类,命名, 基本信息 简介 玻色子 (英语: boson )是遵循玻色-爱因斯坦统计,自旋量子数为整数的粒子。玻色子不遵守泡利不相容原理,多个全同玻色子可以同时处于同一个量子态,在低温时可以发生玻色-爱因斯坦凝聚。和玻色子相对的是费米子,费米子遵循费米-狄拉克统计,自旋量子数为半整数(1/2,3/2,……)。物质的基本结构是费米子,而物质之间的基本相互作用却由玻色子来传递。 分类 按照结构,可以分成基本粒子和复合粒子。基本玻色子有传递基本相互作用的胶子、光子、Z、引力子以及给其他基本粒子提供质量的希格斯粒子。复合玻色子由偶数个费米子组成,常见的有介子、氘核、氦-4等。按照自旋和宇称量子数,可以分成标量、赝标量、矢量和轴矢量粒子等。胶子-强相互作用的媒介粒子,质量为零,电中性,自旋量子数为1,有8种。 光子-电磁相互作用的媒介粒子,质量为零,电中性,自旋量子数为1,只有1种。 Z 玻色子-弱相互作用的媒介粒子,自旋量子数为1。 W 玻色子有两个,分别带正、负一个电子电量,质量约为 80 .4 GeV 。 Z 玻色子有一个,不带电,质量约为 91 .2 GeV 。 引力子-量子引力理论中传递引力相互作用的媒介粒子,质量为零,电中性,自旋量子数为2,只有1种,尚未被发现。 希格斯玻色子(Higgs boson)- 又称为“上帝粒子”,在GSW电弱统一理论中引起规范对称性自发破缺并给其他基本粒子提供质量的自旋量子数为0的基本粒子,质量约为 125GeV 。2012年7月被欧洲核子中心(CERN)的大型强子对撞机(LHC)实验发现。介子- 由一个正夸克和一个反夸克组成的强子,常见的有 π 、 ρ 、 K 等。 氘核、氦-4等由偶数个核子组成的原子核。因为质子和中子都是费米子,故含偶数个核子的原子核是自旋为整数的玻色子。声子- 请参阅 固体物理学 命名 1924年,印度物理学家萨特延德拉·纳特·玻色(Satyendra Nath Bose)将电磁辐射作为光子气体来描述,考虑到全同粒子的不可分辨性和几率解释,建立了基于量子力学的光子气体的统计规律,得到了普朗克的黑体辐射公式。玻色的论文在投稿时被拒绝,后来求助于爱因斯坦。爱因斯坦意识到玻色这个工作的重要性,他将文章翻译成德文后发表在德国的Zeitschrift für Physik杂志上。随后爱因斯坦也在此领域做了研究工作,发展和推广了玻色的工作,因此人们把这个统计方法叫做玻色-爱因斯坦统计。 1945年,著名物理学家保罗·狄拉克(Paul Dirac)为了纪念玻色在量子统计中的开创性贡献,将遵循玻色-爱因斯坦统计规律的粒子命名为玻色子。
物理里的色子是什么东西
一般叫玻色子(boson)
玻色子是依随玻色-爱因斯坦统计,自旋为整数的粒子。
例如光子、α粒子、一切具有偶数个核子的原子核,以及氢原子,氦的同位素4He原子等等。由相同的玻色子组成的系统的波函数,对于其中任意两个粒子坐标的置换是对称的。玻色子不遵守泡利不相容原理,在低温时可以发生玻色-爱因斯坦凝聚(超流状态)。
玻色子包括:
胶子
-
强相互作用的媒介粒子,自旋为1,有8种
光子
-
电磁相互作用的媒介粒子,自旋为1,只有1种
W
及
Z
玻色子
-
弱相互作用的媒介粒子,自旋为1,有3种
引力子
-
引力相互作用的媒介粒子,自旋为2,只有1种
希格斯玻色子
-
尚未被发现
介子
-
由两个费米子——夸克组成的强子。
由偶数个核子组成的原子核。因为质子和中子都是费米子,故含偶数个核子的原子核是自旋为整数的玻色子。
声子
-
请参阅固体物理学
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W玻色子 是因弱核力的“弱”( W eak)字而命名的。 基本介绍 中文名 :w玻色子 类型 :基本粒子 时间 :1983年 地点 :欧洲原子能研究中心 简介,基本性质,弱相互作用,W和Z玻色子的预测,W和Z玻色子的发现, 简介 在物理学中, W及Z玻色子 (boson)是负责传递弱核力的基本粒子。它们是1983年在欧洲核子研究组织发现的,被认为是粒子物理标准模型的一大胜利。 W玻色子 是因弱核力的“弱”( W eak)字而命名的。而 Z玻色子 则半幽默地因是“最后一个要发现的粒子”而名。另一个说法是因Z玻色子有零( Z ero)电荷而得名。 基本性质 W玻色子有两种,分别有 +1(W)和?1(W)单位电荷。W是W的反粒子。而Z玻色子(Z)则为电中性的,且为自身的反粒子。这三种粒子皆十分短命,其半衰期约为 秒。 这些玻色子在各种基本粒子之中属重型的一类。W的质量为80.399 ± 0.023 GeV,而Z则为91.1876 ± 0.0021 GeV。它们差不多是质子质量的一百倍——比铁原子还要重。玻色子的质量是十分重要的,因其限制了弱核力的相用范围。相对地,电磁力的相用范围无限远因为光子无质量。 弱相互作用 W和Z玻色子是传递弱相互作用的媒介粒子,就像光子是传递电磁相互作用的媒介粒子一样。W玻色子在核衰变过程中担任一个重要的角色。以钴-60的β衰变为例, 此反应在超新星和中子弹爆炸时是非常重要的。可是它并不需牵涉到整个钴核子,而只是它33个中子其中之一。此中子在衰变期间转变成一个质子、电子(又叫β粒子)和反电中微子: 但中子和质子都只是夸克的组合(中子是“上下下”,质子是“上上下”)。中子的一粒下夸克在β衰变中受弱相互作用的影响而变成上夸克: 故弱相互作用可改变夸克的“味道”(参阅费米子)。而所发出的W粒子迅速衰变成电子和反电中微子: 因Z玻色子是自己的反粒子,故它的所有量子数皆为零。交换Z玻色子是一个中性流作用(Neutral current interaction),而接收和发出玻色子的粒子除动量外什么也没变。要观测中性流作用需要在粒子加速器和粒子侦察器上作很大的投资,故目前世界上只有几所高能物理实验室拥有这些仪器。 W和Z玻色子的预测 于1950年代量子电动力学的空前成功后,科学家希望为弱核力建立相似的理论。于1968年,这个论调在统一电磁力和弱核力后达到 *** 。提出弱电统一的谢尔登·格拉肖、史蒂文·温伯格和阿卜杜勒·萨拉姆因此得到1979年的诺贝尔物理学奖。他们的弱电理论不止假设了W玻色子的存在来解释β衰变,还预测有一种未被发现的Z玻色子。 W和Z玻色子有质量,而光子却没有——这是弱电理论发展的一大障碍。这些粒子现时以一个SU(2)规范理论来精确描述,但理论中玻色子必定无质量。譬如,光子无质量是因为电磁力能以一个U(1)规范理论解释。某些机制必须破坏SU(2)的对称来给予W和Z玻色子的质量。其中一个解释是由彼得·希格斯于1960年代晚期提出的希格斯机制。它预言了一种新粒子——希格斯玻色子(现今此粒子已被证实存在了)。 SU(2)测量仪理论、电磁力和希格斯机制三者的组合称为格拉肖-温伯格-萨拉姆模型。它是目前广泛接受为标准模型的一大支柱。 W和Z玻色子的发现 W和Z粒子的发现是欧洲核子研究组织的主要成就之一。首先,于1973年,实验观察到了弱电理论预测的中性流作用;那时加尔加梅勒的气泡室拍摄到有一些电子突然自行移动的轨迹。这些观测结果被诠释为中微子借由交换没有轨迹的Z玻色子与电子互相作用。由于中微子是侦测不到的,因此实验中只能看到电子因着互动作用而造成的动量改变。 W和Z粒子要到能量够高的粒子加速器建立后才正式被发现。第一部这样的加速器是超级质子同步加速器,其中卡洛·鲁比亚和西蒙·范德梅尔在1983年一月进行的一连串实验给出了明显的W粒子证据。这些实验称作“UA1”(由鲁比亚主导)和“UA2”,且为众多人合作的努力成果。范德梅尔是加速器方面的驱策者(随机冷却)。UA1和UA2在几个月后(1983年五月)找到Z粒子。很快地鲁比亚和范德梅尔因而得到1984年的诺贝尔物理学奖,这可算是保守的诺贝尔奖基金会自成立以来相当不寻常迅速的一次。
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玻色子是负责传递弱核力的基本粒子。它们于 1983年在欧洲原子能研究中心(CERN)被发现的。此次发现被认为是粒子物理中的标准模型的一大胜利。 概念,概述, 概念 在物理学中,W 及 Z 玻色子是负责传递弱核力的基本粒子。它们于 1983年在欧洲原子能研究中心(CERN)被发现的。此次发现被认为是粒子物理中的标准模型的一大胜利。 概述 W 玻色子是因弱核力的“弱”(Weak)字而命名的。而 Z 玻色子则半幽默地因是“最后一个要发现的粒子”而名。另一个说法是因 Z 玻色子有零(Zero)电荷而得名。 W 玻色子有两种,分别有 +1(W+)和 ?1(W?)单位电荷。W+ 是 W? 的反粒子。而 Z 玻色子(Z0)则为电中性的,且为自身的反粒子。这三种粒子皆十分短命,其半衰期约为 秒。 这些玻色子在各种基本粒子之中属重型的一类。W 的质量为 80.4 GeV,而 Z 则为 91.2 GeV。它们差不多是质子质量的一百倍 —— 比铁原子还要重。玻色子的质量是十分重要的,因其限制了弱核力的相用范围。相对地,电磁力的相用范围无限远因为光子无质量。 更多内容见:W及Z玻色子
请教费米子和玻色子的通俗含义?
所有内禀属性都相同的粒子叫做全同粒子,量子理论表明,由全同粒子组成的系统遵从两种不同的统计规律,一种是玻色-爱因斯坦统计,相应的粒子称为玻色子;另一种是费米-狄拉克统计,相应的粒子称为费米子。所有内禀属性都相同的粒子叫做全同粒子,量子理论表明,由全同粒子组成的系统遵从两种不同的统计规律,一种是玻色-爱因斯坦统计,相应的粒子称为玻色子;另一种是费米-狄拉克统计,相应的粒子称为费米子。研究发现,所有玻色子的自旋量子数(简称自旋)都是0或整数,所有费米子的自旋都是半整数。基本费米子分为 2 类:夸克和轻子。而这 2 类基本费米子,又分为合共 24 种味 (flavour):12 种夸克:包括上夸克 (u)、下夸克 (d)、奇夸克 (s)、粲夸克 (c)、底夸克 (b)、顶夸克 (t),及它们对应的 6 种反粒子。 12 种轻子:包括电子 (e)、渺子 (μ)、陶子 (τ)、、中微子νe、中微子νμ、中微子ντ,及对应的 6 种反粒子,包括 3 种反中微子。中子、质子:都是由三种夸克组成,自旋为1/2。夸克:上夸克 (u)、下夸克 (d)、奇夸克 (s)、粲(càn)夸克 (c)、底夸克 (b)、顶夸克 (t),及它们对应的 6 种反粒子。
费米子和玻色子有什么区别?
玻色子来自印度物理学家萨特延德拉·纳特·玻色,而费米子则来自一位著名的意大利物理学家恩里科·费米,物理学家将不同自旋的粒子分别分成了两种,一种自旋是整数被称为玻色子,另一些自旋是半整数,被称为费米子,但费米子有着比较强烈的排外,下面探秘志就和大家一起了解两者区别。 在一组由全同粒子组成的体系中,如果在体系的一个量子态(即由一套量子数所确定的微观状态)上只允许容纳一个粒子,这种粒子称为费米子。或者说自旋为半奇数(1/2,3/2…)的粒子统称为费米子,服从费米-狄拉克统计。费米子满足泡利不相容原理,即不能两个以上的费米子出现在相同的量子态中。轻子,核子和超子的自旋都是1/2,因而都是费米子。自旋为3/2,5/2,7/2等的共振粒子也是费米子。中子、质子都是由三种夸克组成,自旋为1/2。奇数个核子组成的原子核。因为中子、质子都是费米子,故奇数个核子组成的原子核自旋是半整数。玻色子是遵循玻色-爱因斯坦统计,自旋量子数为整数(0,1,……)的粒子,比如介子、氘核、氦-4等复合粒子以及希格斯粒子、光子、胶子、和Z等基本粒子。玻色子不遵守泡利不相容原理,在低温时可以发生玻色-爱因斯坦凝聚。
什么是“玻色子”?
与费米子相对应的是玻色子,它是的自旋为整数的粒子的统称(如自旋为0、1……)。 玻色子不遵守泡利不相容原理,多个全同玻色子可以处于同一量子态,它们遵循玻色—爱因斯坦统计。物质的基本相互作用是由玻色子传递的。 基本玻色子(目前所知不可再分) 胶子—传递强相互作用的媒介粒子,质量为零,有8种。 光子—传递电磁相互作用的媒介粒子,质量为零,只有1种。 Z玻色子—传递弱相互作用的媒介粒子,质量不为零,有3种。 引力子—传递引力的媒介粒子,目前还没有发现。 希格斯粒子—提供质量的粒子,被称为上帝粒子,质量不为零。 复合玻色子(有基本粒子复合而成) 介子:由一个正夸克和一个反夸克组成。 氘核:氦原子的一种同位素。 可见玻色子是传递力的,它不是构成物质的实物粒子。这样,四种相互作用都有对应的传播粒子,科学家希望通过某种方式将四种相互作用统一在一起,可是目前还没有完全实现。 前面有一篇文章讲过,杨振宁的杨—Mills场论发展起来的标准场已经统一了除引力以外的三种力,还需要进一步突破!
希格斯玻色子
? ? ? ? 早在1960年代,英国科学家彼得·希格斯就从理论上提出“希格斯玻色子”存在的可能性。但是,在实验中真正确认该粒子的存在, 则一直要等到2013年。
? ? ? ? 2010年,意大利物理学家托马索·多里戈宣称,美国费米实验室的万亿电子伏加速器(Tevatron)可能已经发现了希格斯玻色子。但当时的发现仅限于3倍标准差,因此没有在科学界获得认可。
? ? ? ? 直到2013年,欧洲核子研究组织确认发现希格斯玻色子时,其发现的可靠性达到了5倍标准差。因此这些物理学家们才敢向世界大方宣布,我们终于证实了“上帝粒子”的存在。
? ? ? ? 为什么2倍标准差和5倍标准差相差很大?原因在于,科学家们为了寻求某一种发现,他们可能会试上成千上万次实验。以希格斯玻色子为例,理论上该粒子仅会在每100亿次碰撞中产生一次。因此为了证实希格斯玻色子的存在,物理学家们设计的粒子对撞机需要重复上千万亿次数级别的碰撞。
? ? ? ? 在任何实验中,都有运气的成分,因此也可能会导致虚假的发现。重复实验的次数越多,偶然碰到假象的概率也越高。这就是为什么物理学家们需要把检验标准提高到5倍标准差,确保该实验结果在统计学上能够过关的原因所在。
? ? ? ? “5倍标准差”规则,背后有非常强的逻辑性。但是这个规则,并没有被金融研究行业采纳。目前绝大部分的金融量化研究,都还是以“2倍标准差”作为接受实验结果的标准。这就导致很多金融研究得出的结论并不一定经得起推敲。
简述:希格斯玻色子是什么?
为了理解希格斯玻色子,我们一定要先聊聊“希格斯场”。就是这个场,赋予某些基本粒子它们的质量,同时也将自然界四种基本力中的两种相互分离。 该场的存在最早是在20世纪60年代早期被理论化的,物理学家们考虑了一个假设场的结果,这个假设场解释了电磁力和弱力是如何分离的,以及为什么一些携带力(或规范)的粒子有质量(如W和Z玻色子),而其他粒子(如光子)没有质量。 英国物理学家彼得·希格斯(Peter Higgs)是研究这个模型的众多研究人员之一。而他的名字从此便成为场、场的粒子和场的作用机制的代名词。 那么,什么是希格斯玻色子呢? 和所有的量子场一样,希格斯场产生了它自己的一种基本粒子:希格斯玻色子。它是一种相对较重的、不带电的、高度不稳定的玻色子(带有力的粒子,自旋为零),在分解成各种其他粒子之前,它只存在一瞬间。 2012年,大型强子对撞机(Large Hadron Collider)的两个探测器就探测到了这种粒子,正式将“希格斯玻色子”纳入标准模型(Standard Model),并为希格斯机制提供了强有力的证据。 又是什么给了粒子质量? 在日常生活中,我们认为质量是运动的阻力。质量大的物体很难移动;一旦它们开始运动,又很难停下来。 为此,阿尔伯特·爱因斯坦的狭义相对论为我们提供了另一种看待质量的方法 —— 它是一个物体能量的表达式。 当一个物体静止不动时,它的质量等于它的能量除以光速的平方 —— 这就是我们熟悉的公式“E=mc2”的一个变形。 让物体移动,特别是在接近光速的情况下,它会获得相当于质量的能量。 原子的大部分质量来自被称为夸克的高能粒子的激发态,这些粒子在强大的力作用下束缚在原子核内部。夸克本身也有质量。周围的电子也一样。由于它们内部没有激发态,需要某种活动来解释静止时等于它们质量的能量。 更重要的是,在20世纪中叶,物理学家发现之前描述规范玻色子的模型与观测结果不符;像弱力的W玻色子和Z玻色子这样的短程粒子的质量是整个质子的80倍,而电磁场中影响深远的光子却根本没有质量。 物理学家们迫切地想要找到造成这些重量差异的原因,以及这两个领域为何如此不同的原因。 希格斯场是如何赋予基本粒子质量的? 在宇宙大爆炸后的极度高温下,电磁场和弱核力实际上是完全相同的。 随着宇宙的膨胀和冷却, 这两个场将变得截然不同:一个场的玻色子很重,作用在原子核的短距离内,而另一个场的玻色子足够轻,可以覆盖广阔的太空。 世界各地的几组物理学家对这种分裂(以及质量差异)做出了类似的解释。 历史 承认希格斯及其同事Fran?ois Englert和Robert Brout在1964年提出的建议,该建议基于一种新型的量子场,这种量子场在任何地方都活跃,甚至在整个空白空间。 如果在宇宙的每个角落都有一个非零值的场,将会打破量子力学的基本平衡,而在理论上,这种平衡应该会产生一种已经被实验排除的粒子。 但希格斯和他的同事证明,如果这个假设场与导致弱力的场联系在一起,这种从未见过的麻烦粒子将被吞噬,留下一些重量级的W玻色子和Z玻色子,以及一个相对较重、无自旋、不带电的“希格斯”玻色子(很快就会瓦解)。 可以把希格斯场想象成一家糖果店,玻色子在吃巧克力时不愿着急,只会留下一堆短暂的“希格斯包装纸”。人们很快发现,同样的过程几乎适用于任何量子场;希格斯场解释了一系列其他基本粒子(如夸克和电子)的质量,这些粒子都拒绝被推动,因为它们需要片刻时间来治疗自己的甜食嗜好。 如果朋友们喜欢,敬请关注“知新了了”!
玻色子和费米子区别
玻色子和费米子区别为:费米子:费米子是依随费米-狄拉克统计、角动量的自旋量子数为半奇数整数倍的粒子。费米子遵从泡利不相容原理,得名于意大利物理学家费米。玻色子:得名于印度物理学家玻色。玻色子是指自旋为整数的粒子,不遵守泡利不相容原理。在低温时可以发生玻色-爱因斯坦凝聚。符合玻色-爱因斯坦统计:由全同玻色子组成的孤立系统,处于热平衡时,分布在能级εi的粒子数为,Ni=gi/(e^(α+βεi)-1)。α为拉格朗日乘子、β=1/(kT),由体系温度,粒子密度和粒子质量决定。εi为能级i的能量,gi为能级的简并度。玻色子包括:胶子——强相互作用的媒介粒子,自旋为1,有8种;光子——电磁相互作用的媒介粒子,自旋为1,只有1种;W玻色子和Z玻色子——弱相互作用的媒介粒子;还有理论预测,但还没有被探测到的引力子,也是玻色子。除了这些玻色子外,所有轻子和重子都属于费米子。基本粒子在宇宙中的“用途”可以这样表述:构成实物的费米子(轻子和重子)和传递作用力的玻色子(光子、介子、胶子、W和Z玻色子)。