Na física de partículas, um bóson ( / ˈ b oʊ z ɒ n / [1] / ˈ b oʊ s ɒ n / [2] ) é uma partícula subatômica cujo número quântico de spin tem um valor inteiro (0,1,2.. .). Os bósons formam uma das duas classes fundamentais de partículas subatômicas, sendo a outra os férmions , que possuem spin semi-inteiro ímpar ( 1 ⁄ 2 , 3 ⁄ 2 , 5 ⁄ 2...). Cada partícula subatômica observada é um bóson ou um férmion.
Os bósons formam uma das duas classes fundamentais de partículas subatômicas , sendo a outra os férmions .
Todas as partículas subatômicas devem ser uma ou outra.
Uma partícula composta ( hádron ) pode cair em qualquer classe, dependendo de sua composição
Fora do domínio da física de partículas, vários bósons compostos idênticos (neste contexto, às vezes conhecidos como 'partículas Bose') se comportam em altas densidades ou baixas temperaturas de uma maneira característica descrita pelas estatísticas de Bose-Einstein : por exemplo, um gás de átomos de hélio-4 condensa para se tornar um superfluido a temperaturas próximas do zero absoluto. Da mesma forma, a supercondutividade surge porque algumas quasipartículas , como os pares de Cooper , se comportam da mesma maneira.
Nome
O nome bóson foi cunhado por Paul Dirac [3] [4] para comemorar a contribuição de Satyendra Nath Bose , um físico indiano e professor de física na Universidade de Calcutá e na Universidade de Dhaka , [5] [6] que desenvolveu , em conjunto com Albert Einstein , a teoria que caracteriza tais partículas, agora conhecidas como estatísticas de Bose-Einstein . [7]
Bósons elementares
| Modelo padrão de física de partículas |
|---|
  |
Todas as partículas elementares observadas são bósons (com spin inteiro) ou férmions (com spin semi-inteiro ímpar). [8] Considerando que as partículas elementares que compõem a matéria comum ( léptons e quarks ) são férmions, os bósons elementares ocupam um papel especial na física de partículas. Eles agem como portadores de força que dão origem a forças entre outras partículas ou, em um caso, dão origem ao fenômeno da massa .
De acordo com o Modelo Padrão de Física de Partículas existem cinco bósons elementares:
- Um bóson escalar (spin=0)
H0
Bóson de Higgs - a partícula que dá origem ao fenômeno da massa através do mecanismo de Higgs
- Quatro bósons vetoriais (spin=1) que atuam como portadores de força . Estes são os bósons de calibre :
γ
Fóton – o portador de força do campo eletromagnético
g
Glúons (oito tipos diferentes) – portadores de força que medeiam a força forte
Z
Bóson fraco neutro - o portador de força que medeia a força fraca
C±
Bósons fracos carregados (dois tipos) – também transportadores de força que medeiam a força fraca
Um bóson tensor (spin = 2) chamado gráviton (G) foi considerado o portador de força para a gravidade , mas até agora todas as tentativas de incorporar a gravidade no Modelo Padrão falharam. [a]
Bósons compostos
Partículas compostas (como hádrons , núcleos e átomos ) podem ser bósons ou férmions, dependendo de seus constituintes. Como os bósons têm spin inteiro e os férmions têm spin meio inteiro ímpar, qualquer partícula composta composta de um número par de férmions é um bóson.
Os bósons compostos incluem:
- Todos os tipos de méson
- Núcleos estáveis de mesmo número de massa , como deutério , hélio-4 (a partícula alfa ), [9] carbono-12 e chumbo-208 . [b]
Como partículas quânticas , o comportamento de múltiplos bósons indistinguíveis em altas densidades é descrito pelas estatísticas de Bose-Einstein . Uma característica que se torna importante na superfluidez e outras aplicações dos condensados de Bose-Einstein é que não há restrição quanto ao número de bósons que podem ocupar o mesmo estado quântico . Como consequência, quando, por exemplo, um gás de átomos de hélio-4 é resfriado a temperaturas muito próximas do zero absoluto e a energia cinética das partículas se torna insignificante, ele se condensa em um estado de baixa energia e se torna um superfluido .
Quasipartículas
Observa-se que certas quasipartículas se comportam como bósons e seguem as estatísticas de Bose-Einstein , incluindo pares de Cooper , plasmons e fônons . [10] : 130
Veja também
- Anyon – Tipo de partícula que ocorre apenas em sistemas bidimensionais
- Gás Bose - Estado da matéria de muitos bósons
- Paraestatística – Noção em mecânica estatística
Notas explicativas
- ↑ Apesar de ser o portador da força gravitacional que interage com a massa, espera-se que o gráviton não tenha massa.
- ^ Nuclídeos de número par de massa , que compreendem 153/254 = ~ 60% de todos os nuclídeos estáveis, são bósons, ou seja, possuem spin inteiro. Quase todos (148 dos 153) são nuclídeos de prótons e nêutrons pares (EE), que necessariamente têm spin 0 por causa do emparelhamento. Os restantes 5 nuclídeos bosônicos estáveis são nuclídeos estáveis de prótons ímpares e nêutrons ímpares (ver núcleos atômicos pares e ímpares#Proton ímpar, nêutron ímpar ); esses bósons ímpares são:2
1H
,6
3li
,10
5B
,14
7N
e180m
73ta
). Todos têm spin inteiro diferente de zero.
Referências
- ^ "bóson" . Dicionário de Inglês do Reino Unido Lexico . Imprensa da Universidade de Oxford . Arquivado do original em 9 de julho de 2021.
- ^ Wells, John C. (1990). Dicionário de pronúncia Longman . Harlow, Inglaterra: Longman. ISBN 978-0582053830.entrada "bóson"
- ↑ Notas sobre a palestra de Dirac, Developments in Atomic Theory , no Le Palais de la Découverte, 6 de dezembro de 1945 . UKNATARCHI Dirac Papers. BW83/2/257889.
- ^ Farmelo, Graham (25 de agosto de 2009). O Homem Mais Estranho: A Vida Oculta de Paul Dirac, Místico do Átomo . Livros Básicos. pág. 331. ISBN 9780465019922.
- ^ Daigle, Katy (10 de julho de 2012). "Índia: Chega de Higgs, vamos discutir o bóson" . Imprensa associada . Consultado em 10 de julho de 2012 .
- ^ Bal, Hartosh Singh (19 de setembro de 2012). "O Bose no Boson" . Latitude (blog). O New York Times . Arquivado do original em 22 de setembro de 2012 . Consultado em 21 de setembro de 2012 .
- ^ "Bóson de Higgs: A poesia das partículas subatômicas" . BBC News . 4 de julho de 2012 . Consultado em 6 de julho de 2012 .
- ^ Carroll, Sean (2007). Guia . Matéria escura, energia escura: o lado escuro do universo. A Companhia de Ensino. Parte 2, pág. 43. ISBN 978-1598033502.
... bóson: Uma partícula portadora de força, em oposição a uma partícula de matéria (férmion). Os bósons podem ser empilhados uns sobre os outros sem limites. Exemplos são fótons, glúons, grávitons, bósons fracos e o bóson de Higgs. O spin de um bóson é sempre um número inteiro: 0, 1, 2 e assim por diante...
- ^ Qaim, Syed M.; Spahn, Ingo; Scholten, Bernhard; Neumaier, Bernd (8 de junho de 2016). "Usos de partículas alfa, especialmente em estudos de reações nucleares e produção de radionuclídeos médicos" . Radiochimica Acta . 104 (9): 601. doi : 10.1515/ract-2015-2566 . S2CID 56100709 . Recuperado em 22 de maio de 2021 .
- ^ Poole, Charles P. Jr. (11 de março de 2004). Dicionário Enciclopédico de Física da Matéria Condensada . Imprensa Acadêmica. ISBN 978-0-08-054523-3.
