Bosón

Un bosón (chamado así en homenaxe ao físico indio Satyendra Nath Bose) é unha partícula de spin enteiro (0,1,2, ...). Por este motivo estas partículas compórtanse de acordo á estatística de Bose-Einstein que non cumpre o principio de exclusión de Pauli e que poden dar lugar a un novo estado da materia chamado condensado de Bose-Einstein no cal un número indeterminado de partículas poden estar en estados cuánticos superpostos. Os fotóns son bosóns e poden agruparse en idénticos estados cuánticos cousa que permite o desenvolvemento de máseres e láseres. Ademais unha consecuencia importante desta propiedade é que as súas funcións de onda son simétricas.

Características

Tódalas partículas elementais son bosóns ou fermións (dependendo do seu spin). En física de altas enerxías e de partículas dise que os bosóns son os mediadores de forza ou partículas portadoras das interaccións fundamentais. Porén, toda interacción leva asociada o intercambio dunha partícula que sempre será un bosón virtual. A interacción de ditos bosóns virtuais con fermións reais é o que dá lugar ás mencionadas interaccións ou forzas fundamentais. O alcance desta interacción en xeral vén dado pola masa da partícula intercambiada.

Aos bosóns involucrados nas ditas interaccións chámaselles bosóns gauge. Estes son os bosóns W e Z para a forza débil, os gluóns para a forza forte, os fotóns para a forza electromagnética e o teórico gravitón para a forza gravitatoria ou Gravidade.

As partículas compostas por outras partículas coma os protóns, os neutróns ou os núcleos atómicos poden ser bosóns o fermións dependendo do seu spin total. De aí que moitos núcleos sexan, de feito, bosóns. Con que o número de fermións que compoña esa partícula sexa par o sistema composto será un bosón. Así, a maioría dos elementos ten isótopos que serán fermións, coma é o caso do helio-3 ou bosóns coma o helio-4. O deuterio é tamén bosón porén os seus veciños protio e tricio son fermións.

Namentres que os fermións están obrigados a cumpri-lo principio de exclusión de Pauli: "non pode haber máis dunha partícula ocupando un mesmo estado cuántico", non existe a mencionada exclusión para os bosóns, xa que eles poden ocupar estados cuánticos idénticos. O resultado disto é que o espectro dun gas de fotóns a certa temperatura de equilibro posee un espectro de Planck (exemplos disto son a radiación do corpo negro ou a radiación do fondo cósmico de microondas testemuña que nos leva ata o universo recentemente creado). O traballo con láseres, as propiedades de superfluído do helio-4 e a recente formación do condensado de Bose-Einstein son todo consecuencia da estatística dos bosóns.

As diferenzas entre as estatísticas bosónica e fermiónica é só apreciable a grandes densidades que é cando as funcións de onda se superpoñen. A baixas densidades ámbolos tipos de estatísticas aproxímanse á estatística de Maxwell-Boltzmann onde os dous tipos de partículas compórtanse clasicamente.

Exemplos de bosóns:

• O núcleo de deuterio, un isótopo do hidróxeno.
• Átomos de helio-4 ou partículas alfa.
• En definitiva calquera núcleo con spin enteiro.
• fotóns.
• bosóns W e Z.
• gluóns.
• Bosón de Higgs.
• fonóns.

Véxase tamén

Outros artigos

• Fermión
• Gas de Bose
• Física de partículas
• Partículas idénticas
• Mecánica cuántica
• Supercondutividade

Bibliografía

• Sakurai, J.J. (1994). Modern Quantum Mechanics (Revised Edition), pp 361–363. Addison-Wesley Publishing Company. ISBN 0-201-53929-2.

Partículas fundamentais en Física (lista, táboa)
Fermións						Bosóns de Gauge
Quarks			Leptóns			Bosóns W e Z	Fotón	Gluón
Arriba	Encantado	Cume	Electrón	Muón	Tau (tauón)	Bosóns hipotéticos
Abaixo	Estraño	Fondo	e-neutrino	μ-neutrino	τ-neutrino	Gravitón    Bosón de Higgs
Outras clases, partículas compostas e outras
barión - gravitino - hadrón - kaón - mesón - neutrón - pión - positrón - protón
Termos relacionados
antimateria - partícula subatómica