Bozon wskaźnikowy - Gauge boson
W fizyce cząstek , A wskaźnik boson jest bozonowych cząstek elementarnych , że pośredniczy w interakcji między elementarnymi fermionami , a zatem działa jako nośnik siły . Bozony wskaźnikowe mogą przenosić dowolne z czterech podstawowych oddziaływań natury. Cząstki elementarne, których interakcje opisuje teoria cechowania , oddziałują ze sobą poprzez wymianę bozonów cechowania; zwykle jako cząstki wirtualne .
Fotony , bozony W i Z , gluony i hipotetyczne grawitony są bozonami cechowania. Wszystkie znane bozony cechowania mają spin równy 1; dla porównania bozon Higgsa ma spin zero. Dlatego wszystkie znane bozony cechowania są bozonami wektorowymi .
Bozony cechowania różnią się od innych rodzajów bozonów: po pierwsze, podstawowe bozony skalarne (bozon Higgsa); po drugie, mezony , które są bozonami złożonymi , zbudowanymi z kwarków ; po trzecie, większe bozony złożone, nie przenoszące siły, takie jak niektóre atomy .
Bozony wskaźnikowe w Modelu Standardowym
Standardowy model z fizyki cząstek rozpoznaje cztery rodzaje bozonów przyrządów fotonami , które prowadzą do oddziaływania elektromagnetycznego ; bozony W i Z , które przenoszą oddziaływanie słabe ; oraz gluony , które przenoszą oddziaływanie silne .
Izolowane gluony nie występują, ponieważ są naładowane kolorem i podlegają ograniczeniom koloru .
Wielość bozonów cechowania
W quantized cechowanie , bozonów cechowania są kwantami z pól cechowania . W konsekwencji jest tyle bozonów cechowania, ile jest generatorów pola cechowania. W elektrodynamice kwantowej grupą cechowania jest U (1) ; w tym prostym przypadku jest tylko jeden bozon cechowania, foton. W chromodynamice kwantowej bardziej skomplikowana grupa SU (3) ma osiem generatorów odpowiadających ośmiu gluonom. Trzy bozony W i Z odpowiadają (w przybliżeniu) trzem generatorom SU (2) w teorii elektrosłabej .
Masywne bozony kalibracyjne
Z przyczyn technicznych związanych z niezmiennością cechowania , bozony cechowania są opisane matematycznie równaniami pola dla cząstek bezmasowych. Dlatego na naiwnym poziomie teoretycznym wszystkie bozony cechowania muszą być bezmasowe, a opisywane przez nie siły muszą mieć duży zasięg. Konflikt między tą ideą a dowodami eksperymentalnymi, że oddziaływania słabe i silne mają bardzo krótki zasięg, wymaga dalszego wglądu teoretycznego.
Zgodnie z Modelem Standardowym bozony W i Z zyskują masę dzięki mechanizmowi Higgsa . W mechanizmie Higgsa cztery bozony cechowania (o symetrii SU (2)× U (1)) zunifikowanego oddziaływania elektrosłabego łączą się z polem Higgsa . Pole to ulega spontanicznemu łamaniu symetrii ze względu na kształt swojego potencjału interakcji. W rezultacie wszechświat przenika niezerowa wartość oczekiwana próżni Higgsa (VEV). Ten VEV sprzęga się z trzema bozonami o cechowaniu elektrosłabym (Ws i Z), nadając im masę; pozostały bozon cechowania pozostaje bezmasowy (foton). Teoria ta przewiduje również istnienie skalarnego bozonu Higgsa , który zaobserwowano w eksperymentach w LHC .
Poza modelem standardowym
Teorie wielkiej unifikacji
Model Georgiego-Glashowa przewiduje dodatkowe bozony cechowania zwane bozonami X i Y . Hipotetyczne bozony X i Y pośredniczą w oddziaływaniach między kwarkami i leptonami , naruszając w ten sposób zasadę zachowania liczby barionowej i powodując rozpad protonów . Takie bozony byłyby jeszcze masywniejsze niż bozony W i Z z powodu łamania symetrii . Analiza danych zebranych z takich źródeł jak detektor neutrin Super-Kamiokande nie dostarczyła żadnych dowodów na obecność bozonów X i Y.
Grawitony
Czwarte oddziaływanie podstawowe, grawitacja , może być również przenoszone przez bozon, zwany grawitonem . Wobec braku dowodów eksperymentalnych i matematycznie spójnej teorii grawitacji kwantowej nie wiadomo, czy byłby to bozon cechowania, czy nie. Rolę niezmienności cechowania w ogólnej teorii względności odgrywa podobna symetria: niezmienność dyfeomorfizmu .
bozony W i Z
Bozony W' i Z' odnoszą się do hipotetycznych bozonów nowego cechowania (nazywanych analogicznie do bozonów Modelu Standardowego W i Z ).
Zobacz też
- 1964 dokumenty łamania symetrii PRL
- Bozon
- Kula klejowa
- Chromodynamika kwantowa
- Elektrodynamika kwantowa