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IJkboson

In dem Teilchenphysik ist ein Messgerät Boson ein boson das als Träger eines der Grundkräfte der Natur. Elementarteilchen üben durch den Austausch von Eichbosonen Kräfte aufeinander aus, meist als virtuelle Partikel. Sie haben ihren Namen von der Tatsache, dass die Theorien, die diese Kräfte beschreiben, krachten Messgerätetheorien sein; die Eichbosonen sind die Quanten des Messfeldes.

Eichbosonen im Standardmodell

Es Standardmodell enthält drei Arten von Eichbosonen:

  1. Photonen (für die elektromagnetische Wechselwirkung),
  2. W- und Z-Bosonen (für die schwache Wechselwirkung),
  3. Gluonen (für die starke Interaktion).

Durch Gefangenschaft es ist nicht möglich, isolierte Gluonen bei niedrigen Energien zu beobachten. Dies könnte zu massiven Klebekugeln, die noch nicht experimentell beobachtet wurden.

Multiplizität der Bosonen messen

In einem quantisiertEichtheorie sind Eichbosonen die Quanten des MessgerätsFeld. Daher gibt es so viele Eichbosonen wie Eichfeldgeneratoren. Im Quantenelektrodynamik ist die Messgruppe du(1); in diesem einfachen Fall gibt es nur ein Eichboson, das Photon. Das Quantenchromodynamik wird durch die kompliziertere Gruppe beschrieben SU(3), das über acht Generatoren verfügt. Dies führt zu acht Gluonen. Die Zwei W- und der Z-Boson entsprechen (ungefähr) den drei Generatoren von SU(2), dass die schwache Wechselwirkung beschreibt.

Masse der Eichbosonen

Aus technischen Gründen der Eichinvarianz werden Eichbosonen durch masselos . beschrieben Felder. Aus diesem Grund könnte man erwarten, dass alle Eichbosonen masselos sind und dass die durch sie übertragenen Kräfte eine unendliche Reichweite haben. Dies scheint jedoch für die starken und schwachen Wechselwirkungen nicht der Fall zu sein, und die Erklärung liegt in tieferen theoretischen Erkenntnissen.

Laut der Standardmodell die W- und Z-Bosonen gewinnen an Masse durch die mass Higgs-Mechanismus. In diesem Mechanismus werden die vier Eichbosonen des vereinigten elektroschwache Wechselwirkung (beschrieben durch die Gruppe SU(2)×U(1)) auf einem Higgs-Feld. Dieses Feld unterliegt spontane Symmetriebrechung, wodurch das Feld eins von null verschieden ist Vakuum-Erwartungswert bekommt. Dieser Vakuumerwartungswert ist mit den drei Bosonen der schwachen Wechselwirkung (den W und Z) verknüpft, wonach sie eine Masse erhalten. Das verbleibende Boson (das Photon) bleibt masselos. Am 4. Juli 2012 wurde die CERN die Existenz eines neuen Bosons wird angekündigt: der Spin ist auf jeden Fall ungleich 1 (der Spin muss null sein) und die Masse beträgt ca. 125 GeV/c2: ein perfekter Kandidat für die Higgs-Boson.

Dass die starke Wechselwirkung keine lange Tragzeit hat, liegt an Gefangenschaft. Gluonen tragen eine gewisse Farbladung, und werden so, genau wie Quarks, gebunden in Objekten mit Gesamtfarbladung Null. Dadurch können Gluonen nicht über weite Entfernungen wechselwirken und die Reichweite der starken Wechselwirkung ist begrenzt.

Außerhalb des Standardmodells

Schwere

Die vierte grundlegende Wechselwirkung, die Schwere, würde ebenfalls von einem Boson übertragen werden. Das nennt man Graviton. Es wurde jedoch nie beobachtet, und da es dafür noch keine mathematisch konsistente Theorie gibt, Quantengravitation existiert, ist auch nicht sicher, ob es sich wirklich um ein Eichboson handelt oder nicht. In dem generelle Relativität die Rolle der Eichinvarianz spielt die Invarianz unter Koordinatentransformationen.

Theorien vereinen

Im große vereinheitlichte theorien (GUTs) würden zusätzliche Eichbosonen namens X und Y existieren. Dies wären Wechselwirkungen zwischen Quarks und Leptonen übertragen, machen es Baryonenzahl ist keine Erhaltungsgröße mehr, und zum Beispiel könnte das Proton zerfallen. Weder diese Bosonen noch die Protonenzerfall schon mal beobachtet worden.

Siehe auch