Bozon
Parçacık fiziğinde, bozonlar Bose-Einstein yoğunlaşmasına uyan parçacıklardır; Satyendra Nath Bose ve Einstein'a atfen isimlendirilmişlerdir. Fermi-Dirac istatistiklerine uyan fermiyonların tersine, farklı bozonlar aynı kuantum konumunu işgal eder. Böylece, aynı enerjiye sahip bozonlar uzayda aynı mekanı işgal edebilirler. Bu nedenle her ne kadar parçacık fiziğinde her iki kavram arasındaki ayrım kesin belirgin değilse de, fermiyonlar genelde madde ile bileşikken, bozonlar sıklıkla güç taşıyıcı parçacıklardır.
Spin-istatistik teoremine göre; herhangi bir mantıklı Relativistik Kuantum Alan Teorisinde, buçuklu-tamsayılı parçacıkları olan spinler fermiyonken, tam sayılı spinlere sahip olan parçacıklar bozondurlar.
Konu başlıkları
Tanım ve temel özellikler[değiştir | kaynağı değiştir]
Tanım olarak, bozonlar Bose-Einstein istatistikleri'ne uyan parçacıklardır; iki bozon yer değiştirdiğinde dalga denklemi değişmez.Fermiyonlar ise Fermi-Dirac istatistikleri ve Pauli dışlama prensibine uyar:iki fermiyon aynı kuantum durumuna sahip olamaz, sonuç olarak fermiyonun bu özelliğinden dolayı maddenin "katılığı" ya da "direngenliği" gözlenir.Fermiyonlar maddenin yapı taşı olarak bilinirken, bozonlar etkileşimin yapı taşıkuvvet taşıyıcı) veya radyasyonu meydana getiren olarak bilinirler.Bozonların alanı, kanonik değişim ilişkisine uyan alandır.
Laser,maser,süperakışkan helyum-4 ve Bose-Einstein yoğunlaşmasının özellikleri bozon istatistiğinden kaynaklanır. Başka bir sonucu da foton gazının termal dengedeki tayfı Planck tayfıdır.Örneklerden biri kara cisim ışıması, bir başka örnek ise bugün arkaplan mikrodalga ışıması olarak gözlenen Evren'in erken opak dönemimdeki termal ışımadır. Temel parçacıklar arasındaki etkileşime temel etkileşimler denir. Zahiri bozonların gerçek parçacıklarla temel etkileşimleri bilinen tüm kuvvetleri yaratır.
Bilinen tüm temel ve bileşik parçacıklar spinlerine bağlı olarak fermiyon ya da bozondur:yarım tam sayı spinli parçacıklar fermiyon,tam sayı spinli parçacıklar bozondur.Göreceli olmayana kuantum mekaniğini çerçevesinde bu tamamen deneysel bir gözlemdir.Ancak göreceli kuantum mekaniğinde spin istatistikleri teoremi, yarım tam sayı spinli parçacıkların bozon olamayacağını ve tam sayı spinli parçacıkların da fermiyon olamayacağını göstermiştir.
Büyük sistemlerde, bozonik ve fermiyonik istatiklerin arasındaki fark sadece yüksek yoğunlıklarda - dalga denklerlerinin çakışma durumunda ortaya çıkar.Düşük yoğunluklarda her iki istatistiklik de klassik mekanik tarafından tanımlanan Mazwell-Boltzmann istatistikleri ile açıklanabilir.
Temel bozonlar[değiştir | kaynağı değiştir]
- Fotonlar elektromanyetik alannın taşıyıcısıdır.
- W ve Z bozonları zayıf çekirdek kuvvetinin ortamını yaratır.
- Gluonlar güçlü çekirdek kuvvetinin altında yatan kuvvet taşıyıcılardır.
Son olarak, kuantum yerçekimine birçok yaklaşım yerçekimi kuvvetinin taşıyıcısı olan 2 spinli graviton olduğunu iddia eder.
Bileşik bozonlar[değiştir | kaynağı değiştir]
Bileşik parçacıklar ((hadronlar,çekirdek ve atomlar gibi) yapı taşlarına bağlı olarak bozon ya da fermiyon olabilirler.Daha net olarak spin ve istatistiksel ilişkilerden dolayı çift sayıda fermiyon içeren parçacıklar tam sayı spine sahip olacağından bozondurlar.
Örneğin;
- Fermiyonik bir tane kuark ve bir tane karşı kuark içeren mezon bozondur.
- Karbon-12nin çekirdeği 6 proton ve 6 nötron (hepsi fermiyondur)) içerdiğinden bozondur.
- Helyum-4 atomu 2 proton, 2 elektron ve 2 nötron içeririr ve bu sebepten bozondur.
Potansiyellerle bağlanan temel parçacıklardan meydana gelen bileşik parçacıklardaki bozon sayısının parçacığın bozon ya da fermiyon olması üzerine bir etkisi yoktur.
Birleşik parçacıkların( ya da sistemin) fermiyonik ya da bozonik özelliği büyük uzaklıklarda(sistemle kıyaslandığında) gözlenir.Boyutsal yapısının önemli olduğu yakınlıkta, bileşik parçacık(ya da sietem) bileşenlerine göre davranış özelliği gösterir.Örneğin iki tane Helyum-4 atomu eğer helyum atomunun kendi iç yapısıyla(~10-10m) kıyaslanırsa, Helyum-4'ün bozonik özelliklerine rağmen uzayda aynı yerde bulunamazlar.Bu sebepten sıvı helyumun, normal sıvı maddelerle kıyasla sonlu bir yoğunluğu vardır.
Diğer bozonlar[değiştir | kaynağı değiştir]
Ayrıca bakınız[değiştir | kaynağı değiştir]
Kaynaklar[değiştir | kaynağı değiştir]
- Sakurai, J.J. (1994). Modern Quantum Mechanics (Revised Edition), pp 361-363. Addison-Wesley Publishing Company, ISBN 0-201-53929-2.
- Srednicki, Mark (2007). Quantum Field Theory, Cambridge University Press, ISBN 978-0-521-86449-7.
|Parçacık fiziği ile ilgili bu madde bir taslaktır. Madde içeriğini geliştirerek Vikipedi'ye katkıda bulunabilirsiniz.|