Bosón
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Un bosón (denominación dada en honor al físico indio Satyendra Nath Bose) es una partícula de espín entero (0,1,2, ...). Debido a ello estas partículas se comportan de acuerdo a la estadística de Bose-Einstein que no cumple el principio de exclusión de Pauli pudiendo dar lugar a un nuevo estado de la materia llamado condensado de Bose-Einstein en el cual un número indeterminado de partículas pueden estar en estados cuánticos superpuestos. Los fotones son bosones y como tales pueden agruparse en idénticos estados cuánticos cosa que permite el desarrollo de máseres y láseres. Además una consecuencia importante de dicha propiedad es que sus funciones de onda son simétricas.
Todas las partículas elementales son bosones o fermiones (dependiendo de su espín). En física de altas energías y de partículas se dice que los bosones son los mediadores de fuerza o partículas portadoras de las interacciones fundamentales. De hecho, toda interacción lleva asociado el intercambio de una partícula que será siempre un bosón virtual. La interacción de dichos bosones virtuales con fermiones reales es lo que da lugar a dichas interacciones o fuerzas fundamentales. El alcance de dicha interacción en general viene dado por la masa de la partícula intercambiada.
A los bosones involucrados en dichas interacciones se les denomina bosones gauge. Estos son los bosones W y Z para la interacción débil, los gluones para la interacción fuerte, los fotones para la fuerza electromagnética y el teórico gravitón para la fuerza gravitatoria.
Las partículas compuestas por otras partículas, como los protones, los neutrones o los núcleos atómicos, pueden ser bosones o fermiones dependiendo de su espín total. De ahí que muchos núcleos sean, de hecho, bosones. Basta que el número de fermiones que componga esa partícula sea par para que el sistema compuesto sea un bosón. Así, la mayoría de los elementos tiene isótopos que serán fermiones, es el caso del helio-3, o bosones, como el helio-4. El deuterio es también bosón; sin embargo, sus vecinos protio y tritio son fermiones.
Mientras que los fermiones están obligados a cumplir el principio de exclusión de Pauli: "no puede haber más de una partícula ocupando un mismo estado cuántico", no existe dicha exclusión para los bosones, ellos pueden ocupar estados cuánticos idénticos. El resultado de esto es que el espectro de un gas de fotones a cierta temperatura de equilibrio posee un espectro de Planck (ejemplos de ello son la radiación del cuerpo negro o la radiación del fondo cósmico de microondas, testigo que nos remonta al universo temprano). El trabajo con láseres, las propiedas de superfluido del helio-4 y la recente formación del condensado de Bose-Einstein son todos consecuencia de la estadística de los bosones.
Las diferencias entre las estadísticas bosónica y fermiónica es sólo apreciable en grandes densidades, que es cuando las funciones de onda se superponen. A bajas densidades ambos tipos de estadísticas se aproximan a la estadística de Maxwell-Boltzmann, donde ambos tipos de partículas se comportan clásicamente.
Ejemplos de bosones:
- El núcleo de deuterio, un isótopo del hidrógeno
- Átomos de helio-4 o partículas alfa
- En definitiva cualquier núcleo con espín entero.
- fotones
- bosones W y Z
- gluones
- Bosón de Higgs
- fonones
[editar] Véase también
[editar] Referencias
- Sakurai, J.J. (1994). Modern Quantum Mechanics (Revised Edition), pp 361-363. Addison-Wesley Publishing Company. ISBN 0-201-53929-2.
| Partículas fundamentales en física (lista, tabla) | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Fermiones | Bosones de Gauge | |||||||
| Quarks | Leptones | Bosones W y Z | Fotón | Gluón | ||||
| Arriba | Encantado | Cima | Electrón | Muón | Tau | Bosones hipotéticos | ||
| Abajo | Extraño | Fondo | e-neutrino | μ-neutrino | τ-neutrino | Gravitón Bosón de Higgs | ||
