玻色子是依隨薩特延德拉·玻色阿爾伯特·愛因斯坦統(tǒng)計，自旋為整數(shù)的粒子。玻色子不遵守泡利不相容原理，在低溫時可以發(fā)生玻色-愛因斯坦凝聚。
玻色子包括：.膠子強相互作用的媒介粒子，它們具有整數(shù)自旋（0，1，……），它們的能量狀態(tài)只能取不連續(xù)的量子態(tài)，但允許多個玻色子占有同一種狀態(tài)，有8種；光子-電磁相互作用的媒介粒子，這些基本粒子在宇宙中的“用途”是構(gòu)成實物的粒子(輕子和重子)和傳遞作用力的粒子（光子、介子、膠子、w和z玻色子）。在這樣的一個量子世界里，所有的成員都有標(biāo)定各自基本特性的四種量子屬性：質(zhì)量、能量、磁矩和自旋。如光子、粒子、氫原子等，
基本內(nèi)容
簡介
玻色子（英語：boson）是遵循薩特延德拉·玻色阿爾伯特·愛因斯坦統(tǒng)計，自旋量子數(shù)為整數(shù)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于同一個量子態(tài)，在低溫時可以發(fā)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(tǒng)計，自旋量子數(shù)為半整數(shù)（1/2，3/2，……）。物質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)是費米子，而物質(zhì)之間的基本相互作用卻由玻色子來傳遞。
分類
光子 電磁相互作用的媒介粒子，自旋為1，只有1種
W 及Z 玻色子- 弱相互作用的媒介粒子，自旋為1，有3種
引力子- 引力相互作用的媒介粒子，自旋為2，只有1種，尚未被發(fā)現(xiàn)
希格斯玻色子- 據(jù)香港《文匯報》14日報道，歐洲核子研究中心(CERN）日前公布了來自大型強子對撞器（LHC）的重要數(shù)據(jù)，顯示“可能看到”有“上帝粒子”之稱的希格斯玻色子（Higgs boson）。該理論可解釋粒子為何擁有質(zhì)量，從而演化為萬事萬物。人類距離了解宇宙誕生之謎或許將要邁進(jìn)一大步。
由偶數(shù)個核子組成的原子核。因為質(zhì)子和中子都是費米子，故含偶數(shù)個核子的原子核是自旋為整數(shù)的玻色子。
聲子 請參閱固體物理學(xué)
按照結(jié)構(gòu)，可以分成基本粒子和復(fù)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(zhì)量的希格斯粒子。復(fù)合玻色子由偶數(shù)個費米子組成，常見的有介子、核、氦-4等。按照自旋和宇稱量子數(shù)，可以分成標(biāo)量、贗標(biāo)量、矢量和軸矢量粒子等。膠子-強相互作用的媒介粒子，質(zhì)量為零，電中性，自旋量子數(shù)為1，有8種。
Z 玻色子-弱相互作用的媒介粒子，自旋量子數(shù)為1。W玻色子有兩個，分別帶正、負(fù)一個電子電量，質(zhì)量約為80.4GeV。Z玻色子有一個，不帶電，質(zhì)量約為91.2GeV。
引力子-量子引力理論中傳遞引力相互作用的媒介粒子，質(zhì)量為零，電中性，自旋量子數(shù)為2，只有1種，尚未被發(fā)現(xiàn)。
希格斯玻色子（Higgs boson）- 又稱為“上帝粒子”，在GSW電弱統(tǒng)一理論中引起規(guī)范自發(fā)對稱破缺并給其他基本粒子提供質(zhì)量的自旋量子數(shù)為0的基本粒子，質(zhì)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(fā)現(xiàn)。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(shù)個核子組成的原子核。因為質(zhì)子和中子都是費米子，故含偶數(shù)個核子的原子核是自旋為整數(shù)的玻色子。聲子請參閱固體物理學(xué)
命名
玻色子（bosons）：保羅·狄拉克為了紀(jì)念印度物理學(xué)者薩特延德拉·玻色的貢獻(xiàn)，因此給出玻色子的命名。
薩特延德拉·玻色子，在相互作用中不守恒的基本粒子，其行為遵守1920年由薩蒂恩德拉-玻色（Satyendra bose，1894——1974）和阿爾伯特愛因斯坦發(fā)展的“玻色——愛因斯坦統(tǒng)計法”的統(tǒng)計規(guī)則。典范的玻色子是光子，即光的粒子，每次點亮一盞燈，就產(chǎn)生大量的光子。
1924年，印度物理學(xué)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，建立了基于量子力學(xué)的光子氣體的統(tǒng)計規(guī)律，得到了馬克斯·普朗克的黑體輻射公式。薩特延德拉·玻色的論文在投稿時被拒絕，后來求助于愛因斯坦。愛因斯坦意識到玻色這個工作的重要性，他將文章翻譯成德語后發(fā)表在德國的Zeitschrift für Physik雜志上。隨后阿爾伯特·愛因斯坦也在此領(lǐng)域做了研究工作，發(fā)展和推廣了玻色的工作，因此人們把這個統(tǒng)計方法叫做薩特延德拉·玻色愛因斯坦統(tǒng)計。
1945年，著名物理學(xué)家保羅·狄拉克（Paul Dirac）為了紀(jì)念玻色在量子統(tǒng)計中的開創(chuàng)性貢獻(xiàn)，將遵循玻色-愛因斯坦統(tǒng)計規(guī)律的粒子命名為玻色子。
利用薩特延德拉·玻色——愛因斯坦統(tǒng)計法，將電磁輻射作為光子“氣體”來描述，無需再利用輻射的波動性，就能夠預(yù)言黑體輻射的所有性質(zhì)。這是量子世界波粒二象性之一例。波粒二象性認(rèn)為，光子或電子等實體既能用波也能用粒子來描述。玻色子是量子理論中負(fù)責(zé)傳遞力的粒子。比如，電磁力可以描述為兩個帶電粒子：如一個電子和一個質(zhì)子之間交換光子，好像兩個足球運動員之間的傳球。
按照量子物理學(xué)的說法，玻色子的關(guān)鍵特性是它的自旋。所有玻色子的自旋要么是零要么是整數(shù)1、2、3等等。這有點像小孩子的陀螺的旋轉(zhuǎn)，但又不完全像陀螺的旋轉(zhuǎn)，因為一個像電子這種帶半整數(shù)自旋的粒子必須“旋轉(zhuǎn)”兩次才能回到它起始狀態(tài)。
玻色子(boson) 是依隨薩特延德拉·玻色阿爾伯特·愛因斯坦統(tǒng)計，自旋為整數(shù)的粒子。不遵守泡利不相容原理，在低溫時可以發(fā)生玻色-愛因斯坦凝聚。符合薩特延德拉·玻色愛因斯坦統(tǒng)計：由全同玻色子組成的孤立系統(tǒng)，處于熱平衡時，分布在能級εi的粒子數(shù)為，Ni=gi/（e^（α+βεi）-1）。α為拉格朗日乘子；β=1/（kT），由體系溫度，粒子密度和粒子質(zhì)量決定。εi為能級i的能量，gi為能級的簡并度。
遵從玻色-愛因斯坦統(tǒng)計的微觀粒子。玻色子的自旋為0或整數(shù)，例如光子、π介子等。由玻色子或偶數(shù)個費米子組成的復(fù)合粒子的自旋也是0或整數(shù)，因而它們也是玻色子。
歐洲核子研究中心（CERN）昨日（2011年12月13日）公布來自大型強子對撞器（LHC）的重要數(shù)據(jù)。該理論解釋粒子為何擁有質(zhì)量，從而演化為我們身邊的萬事萬物，如果這一粒子被確認(rèn)，那將是100年來人類最偉大的發(fā)現(xiàn)之一。
規(guī)范
量子場論表明，粒子之間的基本相互作用是通過交換某種粒子來傳遞的，即基本相互作用都是由媒介粒子傳遞的，這類媒介粒子統(tǒng)稱為規(guī)范玻色子。傳遞引力相互作用的媒介子是引力子g，是引力場量子，它是自旋為2的零質(zhì)量粒子。2012年7月2日，美國能源部下屬的費米國家加速器實驗室宣布，該實驗室最新數(shù)據(jù)接近證明被稱為"The God Particle"的希格斯玻色子的存在。
類型
膠子- 強相互作用的媒介粒子，自旋為1，有8種，膠子是傳遞夸克之間色相互作用的媒介粒子，是“色場”的量子。兩個不同色狀態(tài)的夸克通過膠子緊密地結(jié)合在一起，所以膠子必定是雙色的。
光子 電磁相互作用的媒介粒子，自旋為1，只有1種。g和中間玻色子（w+、w-及z0）分別是電磁相互作用和弱相互作用的媒介子，在電弱統(tǒng)一理論中，這四種粒子都是電弱作用的場量子，它們都是零質(zhì)量的粒子。但是由于對稱性的破缺，只有一種媒介子（g光子）保持了零質(zhì)量，而其他三種獲得了巨大的質(zhì)量。致使對稱性破缺的機制，稱為希格斯(higgs）機制。所以理論上確信，必定還存在一種被稱為希格斯粒子的粒子。這些基本粒子在宇宙中的“用途”可以這樣表述：構(gòu)成實物的粒子（輕子和重子）和傳遞作用力的粒子（光子、介子、膠子、W和Z玻色子)。在這樣的一個量子世界里，所有的成員都有標(biāo)定各自基本特性的四種量子屬性：質(zhì)量、能量、磁矩和自旋。
粒子自旋
這四種屬性當(dāng)中，自旋的屬性是最重要的，它把不同種粒子王國分成截然不同的兩類，就好像這個世界上因為性別將人類分成了男人和女人一樣意義重大。粒子的自旋不像地球自轉(zhuǎn)那樣是連續(xù)的，而是一跳一跳地旋轉(zhuǎn)著的。根據(jù)自旋倍數(shù)的不同，科學(xué)家把基本粒子分為玻色子和費米子兩大類。費米子是像電子一樣的粒子，有半整數(shù)自旋（如1/2，3/2，5/2等）；而玻色子是像光子一樣的粒子，有整數(shù)自旋（如0，1，2等）。
這種自旋差異使費米子和玻色子有完全不同的特性。沒有任何兩個費米子能有同樣的量子態(tài)：它們沒有相同的特性，也不能在同一時間處于同一地點；而玻色子卻能夠具有相同的特性。
基本粒子中所有的物質(zhì)粒子都是費米子，是構(gòu)成物質(zhì)的原材料（如輕子中的電子、組成質(zhì)子和中子的夸克、中微子）；而傳遞作用力的粒子（光子、介子、膠子、W和Z玻色子）都是玻色子。
希格斯
人們早已發(fā)現(xiàn)，自然界中物體之間千差萬別的相互作用，可以簡單劃分為4種力：即引力、電磁力、維持原子核的強作用力和產(chǎn)生放射衰變的弱作用力。在阿爾伯特·愛因斯坦的相對論解決了重力問題后，人們開始嘗試建立一個統(tǒng)一的模型，以期解釋通過后3種力相互作用的所有粒子。
經(jīng)過長期研究和探索，科學(xué)家們建立起被稱為“標(biāo)準(zhǔn)模型”的粒子物理學(xué)理論，它把基本粒子（構(gòu)成物質(zhì)的亞原子結(jié)構(gòu)）分成3大類：夸克、輕子與玻色子?！皹?biāo)準(zhǔn)模型”的出現(xiàn)，使得各種粒子如萬鳥歸林般擁有了一個共同的“家園”。但是這一“家園”有個致命缺陷，那就是該模型無法解釋物質(zhì)質(zhì)量的來源。為了修補缺陷，希格斯提出了希格斯場的存在，并進(jìn)而預(yù)言了希格斯玻色子的存在。他假設(shè)希格斯玻色子是物質(zhì)的質(zhì)量之源，是電子和夸克等形成質(zhì)量的基礎(chǔ)。其它粒子在希格斯玻色子構(gòu)成的海洋中游弋，受其作用而產(chǎn)生慣性，最終才有了質(zhì)量。標(biāo)準(zhǔn)模型預(yù)言了62種粒子的存在，并基本上都已被實驗多證實，希格斯玻色子是最后一種未被發(fā)現(xiàn)的基本粒子。由此可見，希格斯玻色子是大自然中本身就有的，并不是制造出來的。有了希格斯玻色子，統(tǒng)一理論就完全成立了，將有更多的世間萬象因此而被認(rèn)知，科學(xué)的世界也就毫無疑問的更加完美。有人因此將希格斯玻色子比做粒子物理學(xué)領(lǐng)域的“圣杯”。
中間矢量
intermediate 向量 boson
傳遞弱相互作用的矢量粒子。早在 20世紀(jì) 40 年代曾提出弱作用通過中間玻色子W±傳遞的思想。60年代電弱統(tǒng)一理論提出除了帶電的中間玻色子W±外，還可能存在中性的中間玻色子Z0。1973年實驗上觀測到中性弱流存在，是對電弱統(tǒng)一理論的重要支持。理論上預(yù)言中間玻色子質(zhì)量為80吉電子伏特（GeV）左右，壽命短于10-17秒。1983年先后觀測到W±粒子和Z0粒子，W±粒子質(zhì)量為80.8GeV，Z0粒子的質(zhì)量為92.9GeV。根據(jù)后來實驗測得的數(shù)據(jù)，得到W±粒子和Z0 粒子的質(zhì)量m和衰變寬度Γ 的實驗值分別為mw= 80.3GeV，mz=91.163GeV；Γw=2.20GeV，Γz =2.537GeV。根據(jù)衰變寬度可算出它們的壽命為10-25秒量級。
費米子
概述
粒子按其在高密度或低溫度時集體行為的不同可以分成兩大類：一類是恩里科·費米子，得名于意大利物理學(xué)家費米，另一類是薩特延德拉·玻色子，得名于印度物理學(xué)家玻色。區(qū)分這兩類粒子的重要特征是自旋。自旋是粒子的一種與其角動量（粗略地講，就是半徑與動量的乘積）相聯(lián)系的固有性質(zhì)。量子力學(xué)所揭示的一個重要之點是，自旋是量子化的，這就是說，它只能取普朗克常數(shù)的整數(shù)倍（玻色子，如光子、介子等）或半整數(shù)倍（費米子，如電子、質(zhì)子等）。
費米子和玻色子遵循完全不同的統(tǒng)計規(guī)律。前者遵循的費米-狄拉克統(tǒng)計，其中一個顯著和特點，就是1925年瑞士科學(xué)家沃爾夫?qū)づ堇?/a>發(fā)現(xiàn)的“泡利不相容原理”，即在一個費米子系統(tǒng)中，絕不可能存在兩個或兩個以上在電荷、動量和自旋朝向等方面完全相同的費米子。這就像電影院里的座位，每座只能容納一個人。而玻色子則完全不同，一個量子態(tài)可以容納無窮多個玻色子。因此，也只有玻色子才可能出現(xiàn)薩特延德拉·玻色阿爾伯特·愛因斯坦凝聚現(xiàn)象。
例如，鋰的兩種同位素鋰6和鋰7分別為費米子和玻色子。圖片分別顯示在810、510和240nk時鋰6和鋰7原子氣和原子云照片。我們可以看到，鋰7（左）隨著溫度的降低所占的尺寸變小，也就是發(fā)生了凝聚，而鋰6（右）的尺寸則保持穩(wěn)定，不發(fā)生凝聚。這是因為泡利不相容原理的限制，使兩個費米子不可能在同一時間占據(jù)同一個空間。正因如此，伴星最終只能在引力作用下塌到一個極限尺寸而不再進(jìn)一步縮小。
編輯參閱
費米子
規(guī)范玻色子
參考資料 >