玻色子

在粒子物理学中，玻色子 (/ˈboʊzɒn/ /ˈboʊsɒn/) 是一种亚原子粒子，其自旋量子数具有整数值 (0,1,2 ...)。 颜色子是亚原子粒子的两个基本类别之一，另一个是费米子，具有奇数半整数自旋（1⁄2,3⁄2,5⁄2 ...）。 每个观察到的亚原子粒子要么是玻色子，要么是费米子。 颜色子以物理学家 Satyendra Nath Bose 的名字命名。

一些玻色子是基本粒子，在粒子物理学中具有特殊的作用，与费米子不同，费米子有时被描述为普通物质的组成部分。 一些基本玻色子（例如，胶子）充当力载体，在其他粒子之间产生力，而一个（希格斯玻色子）则产生质量现象。 其他玻色子，例如介子，是由更小的成分组成的复合粒子。

在粒子物理学领域之外，超流性的出现是因为复合玻色子（玻色粒子），例如低温氦 4 原子，遵循玻色-爱因斯坦统计； 类似地，超导性的出现是因为某些准粒子（例如库珀对）以相同的方式表现。

玻色子这个名字是由保罗狄拉克创造的，以纪念 Satyendra Nath Bose 的贡献，Satyendra Nath Bose 是印度物理学家，也是加尔各答大学和达卡大学的物理学教授，他与阿尔伯特爱因斯坦一起发展了表征这种粒子的理论 ，现在称为 Bose-Einstein 统计。

所有观察到的基本粒子都是玻色子（整数自旋）或费米子（奇数半整数自旋）。 构成普通物质（轻子和夸克）的基本粒子是费米子，而基本玻色子在粒子物理学中扮演着特殊的角色。 它们要么充当力载体，在其他粒子之间产生力，要么在一种情况下产生质量现象。

根据粒子物理标准模型，有五种基本玻色子：

• 一个标量玻色子（自旋=0）
  • _{H0 希格斯玻色子——通过希格斯机制产生质量现象的粒子}
• 充当力载体的四个矢量玻色子 (spin=1)。 这些是规范玻色子：
  • _{γ 光子——电磁场的力载体}
  • _{g 胶子（八种不同类型）——调解强力的力载体}
  • _{Z 中性弱玻色子——介导弱力的力载体}
  • _{W± 带电的弱玻色子（两种类型）——也是调解弱力的力载体}

被称为引力子 (G) 的张量玻色子（自旋 = 2）被假设为引力的力载体，但迄今为止所有将引力纳入标准模型的尝试都失败了。

复合粒子（例如强子、原子核和原子）可以是玻色子或费米子，具体取决于它们的成分。 由于玻色子具有整数自旋而费米子具有奇数半整数自旋，因此任何由偶数个费米子组成的复合粒子都是玻色子。

复合玻色子包括：

• 所有类型的介子
• 偶数质量数的稳定原子核，例如氘、氦 4（α 粒子）、碳 12 和铅 208。

作为量子粒子，玻色-爱因斯坦统计描述了高密度下多个无法区分的玻色子的行为。 在玻色-爱因斯坦凝聚体的超流和其他应用中变得重要的一个特性是，对可能占据相同量子态的玻色子的数量没有限制。 因此，当（例如）氦 4 原子的气体冷却到非常接近xxx零的温度并且粒子的动能变得可以忽略不计时，它会凝结成低能状态并成为超流体。

观察到某些准粒子表现为玻色子并遵循玻色-爱因斯坦统计，包括库珀对、等离子体和声子。