玻色子

玻色子

百科名片

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玻色子-结构图

数的整数倍（玻色子，如光子、介子等）或半整数倍（费米子，如电子、质子等）。

费米子和玻色子遵循完全不同的统计规律。前者遵循的费米-狄拉克统计，其中一个显著和特点，就是1925年瑞士科学家泡利发现的“泡利不相容原理”，即在一个费米子系统中，绝不可能存在两个或两个以上在电荷、动量和自旋朝向等方面完全相同的费米子。这就像电影院里的座位，每座只能容纳一个人。而玻色子则完全不同，一个量子态可以容纳无穷多个玻色子。因此，也只有玻色子才可能出现玻色－爱因斯坦凝聚现象。

例如，锂的两种同位素锂6和锂7分别为费米子和玻色子。图片分别显示在810、510和240nk时锂6和锂7原子气和原子云照片。我们可以看到，锂7（左），随着温度的降低所占的尺寸变小，也就是发生了凝聚，而锂6（右）的尺寸则保持稳定，不发生凝聚。这是因为泡利不相容原理的限制，使两个费米子不可能在同一时间占据同一个空间。正因如此，白矮星最终只能在引力作用下坍塌到一个极限尺寸而不再进一步缩小。

编辑本段希格斯玻色子

质子高速对撞后产生希格斯玻色子的瞬间

人们早已发现，自然界中物体之间千差万别的相互作用，可以简单划分为4种力：即引力、电磁力、维持原子核的强作用力和产生放射衰变的弱作用力。在爱因斯坦的相对论解决了重力问题后，人们开始尝试建立一个统一的模型，以期解释通过后3种力相互作用的所有粒子。

经过长期研究和探索，科学家们建立起被称为“标准模型”的粒子物理学理论，它把基本粒子（构成物质的亚原子结构）分成3大类：夸克、轻子与玻色子。“标准模型”的出现，使得各种粒子如万鸟归林般拥有了一个共同的“家园”。但是这一“家园”有个致命缺陷，那就是该模型无法解释物质质量的来源。为了修补缺陷，希格斯提出了希格斯场的存在，并进而预言了希格斯玻色子的存在。他假设希格斯玻色子是物质的质量之源，是电子和夸克等形成质量的基础。其它粒子在希格斯玻色子构成的海

洋中游弋，受其作用尔产生惯性，最终才有了质量。标准模型预言了62种粒子的存在，并基本上都已被实验多证实，希格斯玻色子是最后一种未被发现的基本粒子。由此可见，希格斯玻色子是大自然中本身就有的，并不是制造出来的。有了希格斯玻色子，统一理论就完全成立了，将有更多的世间万象因此而被认知，科学的世界也就毫无疑问的更加完美。有人因此将希格斯玻色子比做粒子物理学领域的“圣杯”。

编辑本段中间矢量玻色子

大型强子对撞机生成的第一张图

intermediate vector boson

传递弱相互作用的矢量粒子。早在 20世纪 40 年代曾提出弱作用通过中间玻色子W±传递的思想。60年代电弱统一理论提出除了带电的中间玻色子W±外，还可能存在中性的中间玻色子Z0。1973年实验上观测到中性弱流存在，是对电弱统一理论的重要支持。理论上预言中间玻色子质量为80吉电子伏特（GeV）左右，寿命短于10-17秒。1983年先后观测到W±粒子和Z0粒子, W±粒子质量为80.8GeV,Z0粒子的质量为92.9GeV。根据后来实验测得的数据，得到W±粒子和 Z0 粒子的质量m和衰变宽度Γ的实验值分别为mw＝ 80.3GeV，mz＝91.163GeV；Γw＝2.20GeV，Γz ＝

2.537GeV 。根据衰变宽度可算出它们的寿命为10-25秒量级。