Gauge boson - Gauge boson

Standardní model elementárních částic, s bosons měřidla ve čtvrtém sloupci v červené barvě

V částicové fyziky , je měřidlo boson je Bosonic elementární částice , která zprostředkuje interakce mezi elementárními fermions , a tak působí jako síla nosič . Rozchodné bosony mohou nést jakoukoli ze čtyř základních interakcí přírody. Elementární částice, jejichž interakce jsou popsány teorií měřidla , na sebe vzájemně působí výměnou bosonů měřidla; obvykle jako virtuální částice .

Fotony , W a Z bosony , gluony a hypotetické gravitony jsou měřicí bosony. Všechny známé měřicí bosony mají spin 1; pro srovnání má Higgsův boson spin nula. Proto jsou všechny známé měřicí bosony vektorovými bosony .

Rozchodné bosony se liší od ostatních druhů bosonů: za prvé, základní skalární bosony (Higgsův boson); za druhé, mezony , což jsou složené bosony, vyrobené z kvarků ; za třetí, větší složené bosony nesoucí sílu, jako jsou určité atomy .

Měřící bosony ve standardním modelu

Standardní model z fyziky částic rozeznává čtyři druhy bosons měřidla: fotony , které nesou elektromagnetické interakce ; W a Z bosony , které nesou slabou interakci ; a gluony , které nesou silnou interakci .

Izolované gluony se nevyskytují, protože jsou barevně nabité a podléhají barevnému omezení .

Mnohonásobnost rozchodových bosonů

V kvantované teorií měřidla , měřidla bosons jsou kvanta z rozchodu polí . V důsledku toho existuje tolik měřicích bosonů, kolik je generátorů měřicího pole. V kvantové elektrodynamice je skupina měřidel U (1) ; v tomto jednoduchém případě existuje pouze jeden měřicí boson, foton. V kvantové chromodynamice má složitější skupina SU (3) osm generátorů, což odpovídá osmi gluonům. Tři W a Z bosony odpovídají (zhruba) třem generátorům SU (2) v elektroslabé teorii .

Masivní měřicí bosony

Z technických důvodů zahrnujících neměnnost měřidel jsou měřicí bosony matematicky popsány rovnicemi pole pro bezhmotné částice. Proto na naivní teoretické úrovni musí být všechny měřicí bosony bezhmotné a síly, které popisují, musí mít dlouhý rozsah. Konflikt mezi touto myšlenkou a experimentálním důkazem, že slabé a silné interakce mají velmi krátký dosah, vyžaduje další teoretický pohled.

Podle standardního modelu získávají bosony W a Z hmotnost pomocí Higgsova mechanismu . V Higgsově mechanismu jsou čtyři bosony měřidla ( symetrie SU (2) × U (1)) sjednocené elektroslabé interakční dvojice s Higgsovým polem . Toto pole podléhá spontánnímu narušení symetrie kvůli tvaru jeho interakčního potenciálu. V důsledku toho je vesmír prostoupen nenulovou hodnotou Higgsova očekávání vakua (VEV). Tento VEV se spojí se třemi bosony elektroslabého rozchodu (W a Z), což jim dává hmotnost; zbývající měřicí boson zůstává bez hmotnosti (foton). Tato teorie také předpovídá existenci skalárního Higgsova bosonu , který byl pozorován při experimentech na LHC .

Nad rámec standardního modelu

Teorie velkého sjednocení

Model Georgi – Glashow předpovídá další měřicí bosony pojmenované X a Y bosony . Hypotetické bosony X a Y zprostředkovávají interakce mezi kvarky a leptony , čímž narušují zachování baryonového čísla a způsobují rozpad protonů . Takové bosony by bylo ještě masivnější než W a Z bosons důsledku symetrické lámání . Analýza dat shromážděných z takových zdrojů, jako je Super-Kamiokande neutrinový detektor , nepřinesla žádný důkaz o X a Y bosonech.

Gravitony

Čtvrtou základní interakci, gravitaci , může také nést boson, nazývaný graviton . Při absenci experimentálních důkazů a matematicky koherentní teorie kvantové gravitace není známo, zda by to byl měřicí boson nebo ne. Roli neměnnosti měřidla v obecné relativitě hraje podobná symetrie: invariance diffeomorfismu .

W 'a Z' bosony

W 'a Z' bosony se vztahují k hypotetickým novým měřicím bosonům (pojmenovaným analogicky se standardním modelem W a Z bosons ).

Viz také

Reference

externí odkazy