bosón - Wikilingue - Encydia
Em física de partículas, um bosón é um dos dois tipos básicos de partículas elementares da natureza (o outro tipo são os fermiones). A denominação "bosón" foi dada em honra ao físico índio Satyendra Nath Bose. Caracterizam-se por:
- Ter um momento angular intrínseco ou espín inteiro (0,1,2,...).
- Não cumprem o princípio de exclusão de Pauli e seguem a estatística de Bose-Einstein, isto faz que apresentem um fenómeno chamado condensación de Bose-Einstein (o desenvolvimento de máseres e lasers foi possível já que os fotones da luz são bosones).
- As funções de onda cuántica que descreve sistemas de bosones é simétrica com respeito ao intercâmbio de partículas.
Pelo teorema espín-estatística sabemos que a segunda e terceira característica são consequência necessária da primeira.
Alguns bosones ainda que comportam-se como bosones de facto estão compostos de outras partículas, por exemplo os núcleos de átomos de Helio baixo certas condições se comportam como bosones ainda que estão compostos por quatro fermiones, que a sua vez não são elementares quando são examinados em experimentos de muito alta energia.
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Exemplos de bosones
Bosones compostos
- O pión.
- O núcleo de deuterio , um isótopo do hidrógeno.
- Átomos de helio-4 ou partículas alfa.
- Em definitiva, qualquer núcleo com espín inteiro.
Bosones de gauge simples
Discussão
Todas as partículas elementares são bosones ou fermiones, dependendo de se sua espín é inteiro ou semientero. Em física de altas energias e de partículas diz-se que os bosones são os mediadores de força ou partículas portadoras das interacções fundamentais, já que os campos eléctromagnético, electrodébil, forte e provavelmente o gravitatorio estão associados a partículas de espín inteiro. De facto, a descrição cuántica das interacções fundamentais mencionadas consiste no intercâmbio de uma partícula que será sempre um bosón virtual. Assim a interacção de ditos bosones virtuais com fermiones reais é o que dá lugar a ditas interacções ou forças fundamentais. O alcance de dita interacção em general vem dado pela massa da partícula trocada.
Aos bosones envolvidos em ditas interacções denomina-se-lhes bosones gauge. Estes são os bosones W e Z para a interacção débil, os gluones para a interacção forte, os fotones para a força electromagnética e o teórico gravitón para a força gravitatoria.
As partículas compostas por outras partículas, como os protones, os neutrones ou os núcleos atómicos, podem ser bosones ou fermiones dependendo de seu espín total. Daí que muitos núcleos sejam, de facto, bosones. Basta que o número de fermiones que componha essa partícula seja par para que o sistema composto seja um bosón. Assim, a maioria dos elementos tem isótopos que serão fermiones, é o caso do helio-3, ou bosones, como o helio-4. O deuterio é também bosón; no entanto, seus vizinhos protio e tritio são fermiones.
Enquanto os fermiones estão obrigados a cumprir o princípio de exclusão de Pauli: "não pode ter mais de uma partícula ocupando um mesmo estado cuántico", não existe dita exclusão para os bosones, eles podem ocupar estados cuánticos idênticos. O resultado disto é que o espectro de um gás de fotones a certa temperatura de equilíbrio possui um espectro de Planck (exemplos disso são a radiación do corpo negro ou a radiación do fundo cósmico de microondas, testemunha que nos remonta ao universo temporão). O trabalho com lasers, as propiedas de superfluido do helio-4 e a recente formação do condensado de Bose-Einstein são todos a consequência da estatística dos bosones.
As diferenças entre as estatísticas bosónica e fermiónica é só apreciable em grandes densidades, quando as funções de onda se sobrepõem. A baixas densidades, ambos tipos de estatísticas se aproximam à estatística de Maxwell-Boltzmann, onde ambos tipos de partículas se comportam classicamente.
