玻色子

玻色子（英語：boson）是遵循玻色-愛因斯坦統計，自旋量子數為整數的粒子。玻色子不遵守泡利不相容原理，多個全同玻色子可以同時處於同一個量子態，在低溫時可以發生玻色-愛因斯坦凝聚。和玻色子相對的是費米子，費米子遵循費米-狄拉克統計，自旋量子數為半整數（1/2，3/2，……）。物質的基本結構是費米子，而物質之間的基本相互作用卻由玻色子來傳遞。

基本介紹

• 中文名：玻色子
• 外文名：Boson
• 特點：不遵守泡利不相容原理
• 屬性：質量、電量和自旋
• 例子：規範玻色子、希格斯粒子、氘核等
• 現象：低溫時發生玻色-愛因斯坦凝聚
• 套用範圍：量子力學

分類

按照結構，可以分成基本粒子和複合粒子。

基本玻色子有傳遞基本相互作用的膠子、光子、Z、引力子以及給其他基本粒子提供質量的希格斯粒子。

複合玻色子由偶數個費米子組成，常見的有介子、氘核、氦-4等。按照自旋和宇稱量子數，可以分成標量、贗標量、矢量和軸矢量粒子等。

膠子-強相互作用的媒介粒子，質量為零，電中性，自旋量子數為1，有8種。

光子-電磁相互作用的媒介粒子，質量為零，電中性，自旋量子數為1，只有1種。

Z玻色子-弱相互作用的媒介粒子，自旋量子數為1。Z玻色子有一個，不帶電，質量約為91.2GeV。W玻色子有兩個，分別帶正、負一個電子電量，質量約為80.4GeV。

引力子-量子引力理論中傳遞引力相互作用的媒介粒子，質量為零，電中性，自旋量子數為2，只有1種，尚未被發現。

希格斯玻色子（Higgs boson）- 又稱為“上帝粒子”，在GSW電弱統一理論中引起規範對稱性自發破缺並給其他基本粒子提供質量的自旋量子數為0的基本粒子，質量約為125GeV。2012年7月被歐洲核子中心（CERN）的大型強子對撞機（LHC）實驗發現。

介子- 由一個正夸克和一個反夸克組成的強子，常見的有π、ρ、K等。

氘核、氦-4等由偶數個核子組成的原子核。因為質子和中子都是費米子，故含偶數個核子的原子核是自旋為整數的玻色子。

聲子-請參閱固體物理學

命名

1924年，印度物理學家薩特延德拉·納特·玻色（Satyendra Nath Bose）將電磁輻射作為光子氣體來描述，考慮到全同粒子的不可分辨性和幾率解釋，建立了基於量子力學的光子氣體的統計規律，得到了普朗克的黑體輻射公式。玻色的論文在投稿時被拒絕，後來求助於愛因斯坦。愛因斯坦意識到玻色這個工作的重要性，他將文章翻譯成德文後發表在德國的Zeitschrift für Physik雜誌上。隨後愛因斯坦也在此領域做了研究工作，發展和推廣了玻色的工作，因此人們把這個統計方法叫做玻色-愛因斯坦統計。

1945年，著名物理學家保羅·狄拉克（Paul Dirac）為了紀念玻色在量子統計中的開創性貢獻，將遵循玻色-愛因斯坦統計規律的粒子命名為玻色子。

科研

2023年，麻省理工學院—哈佛大學超冷原子中心首次在超冷氣體中觀察到玻色子增強的光散射，或為玻色子系統的研究開闢新的可能性。