गेज बोसॉन

लाल रंग में चौथे स्तंभ में गेज बोसॉन के साथ प्रारंभिक कणों का मानक प्रतिरूप

कण भौतिकी में, गेज बोसॉन एक बोसोनिक प्राथमिक कण है जो प्राथमिक फर्मिऑन के लिए बल वाहक के रूप में कार्य करता है। प्राथमिक कण, जिनकी परस्पर क्रियाओं को गेज सिद्धांत द्वारा वर्णित किया जाता है, गेज बोसोन के आदान-प्रदान द्वारा सामान्यतः आभासी कणों के रूप में एक दूसरे के साथ परस्पर प्रभाव करते हैं।

फोटॉन, डब्ल्यू और जेड बोसोन और ग्लून्स गेज बोसोन हैं। सभी ज्ञात गेज बोसोन में 1 का स्पाइन (भौतिकी) होता है; तुलना के लिए, हिग्स बोसॉन का स्पाइन शून्य है और काल्पनिक गुरुत्वाकर्षण का स्पाइन 2 है। इसलिए, सभी ज्ञात गेज बोसोन सदिश बोसोन हैं।

गेज बोसोन अन्य प्रकार के बोसोन से भिन्न होते हैं: पहला, मौलिक अदिश बोसोन (हिग्स बॉसन); दूसरा, मेसन, जो मिश्रित कण बोसोन हैं, जो क्वार्क से बने हैं; तीसरा, बड़ा समग्र, गैर-बल-वहन करने वाले बोसोन, जैसे कुछ परमाणु।

मानक प्रतिरूप में गेज बोसॉन

कण भौतिकी का मानक प्रतिरूप चार प्रकार के गेज बोसोन को पहचानता है: फोटॉन, जो विद्युत चुम्बकीय संपर्क को ले जाते हैं; W और Z बोसोन, जो शक्तिहीन अंतःक्रिया करते हैं; और ग्लून्स, जो शक्तिशाली अंतःक्रिया करते हैं।

पृथक ग्लून्स घटित नहीं होते हैं क्योंकि वे रंग-आवेशित होते हैं और रंग बंधन के अधीन होते हैं।

गेज बोसोन की बहुलता

क्वांटिज़ेशन (भौतिकी) डी गेज सिद्धांत में, गेज बोसोन गेज सिद्धांतों की मात्रा हैं। नतीजतन, गेज क्षेत्र के जनरेटर के रूप में कई गेज बोसोन हैं। क्वांटम इलेक्ट्रोडायनामिक्स में, गेज समूह यू (1) है; इस साधारण मामले में, केवल एक गेज बोसॉन, फोटान है। क्वांटम क्रोमोडायनामिक्स में, अधिक जटिल समूह SU(3) में आठ जनरेटर हैं, जो आठ ग्लून्स के अनुरूप हैं। तीन W और Z बोसोन इलेक्ट्रोवीक सिद्धांत में SU(2) के तीन जनरेटर के अनुरूप (मोटे तौर पर) हैं।

विशाल गेज बोसोन

गेज आक्रमण के लिए आवश्यक है कि गेज बोसोन को द्रव्यमान रहित कणों के लिए क्षेत्र (भौतिकी) समीकरणों द्वारा गणितीय रूप से वर्णित किया जाए। अन्यथा, द्रव्यमान शब्द गेज समरूपता का उल्लंघन करते हुए, गेज परिवर्तनों के तहत लैग्रेंजियन में गैर-शून्य अतिरिक्त शब्द जोड़ते हैं। इसलिए, एक सहज सैद्धांतिक स्तर पर, सभी गेज बोसॉनों को द्रव्यमान रहित होना आवश्यक है, और जिन बलों का वे वर्णन करते हैं उन्हें लंबी दूरी की आवश्यकता होती है। इस विचार और प्रायोगिक साक्ष्य के बीच संघर्ष कि शक्तिहीन और शक्तिशाली बातचीत की सीमा बहुत कम है, इसके लिए और अधिक सैद्धांतिक अंतर्दृष्टि की आवश्यकता है।

मानक प्रतिरूप के अनुसार, W और Z बोसोन हिग्स तंत्र के माध्यम से द्रव्यमान प्राप्त करते हैं। हिग्स तंत्र में, चार गेज बोसोन (SU(2)×U(1) समरूपता के) एक हिग्स क्षेत्र के लिए एकीकृत इलेक्ट्रोवीक इंटरैक्शन युगल। यह क्षेत्र अपनी अंतःक्रियात्मक क्षमता के आकार के कारण स्वतःस्फूर्त समरूपता से गुजरता है। नतीजतन, ब्रह्मांड एक गैर शून्य हिग्स वैक्यूम अपेक्षा मूल्य (वीईवी) द्वारा व्याप्त है। यह VEV तीन इलेक्ट्रोवीक गेज बोसोन (W⁺, में⁻ और Z), उन्हें द्रव्यमान देते हुए; शेष गेज बोसोन द्रव्यमान रहित (फोटॉन) रहता है। यह सिद्धांत एक अदिश हिग्स बोसोन के अस्तित्व की भी भविष्यवाणी करता है, जिसे LHC के प्रयोगों में देखा गया है।

मानक प्रतिरूप से परे

भव्य एकीकरण सिद्धांत

जॉर्जी-ग्लाशो प्रतिरूप एक्स और वाई बोसोन नामक अतिरिक्त गेज बोसोन की भविष्यवाणी करता है। काल्पनिक एक्स और वाई बोसोन क्वार्क और लेपटोन के बीच मध्यस्थता करते हैं, इसलिए बेरोन संख्या के संरक्षण का उल्लंघन करते हैं और प्रोटॉन क्षय का कारण बनते हैं। सममिति भंग होने के कारण ऐसे बोसोन W और Z बोसॉन से भी अधिक भारी होंगे। सुपर Kamiokande न्यूट्रिनो डिटेक्टर जैसे स्रोतों से एकत्र किए गए डेटा के विश्लेषण से एक्स और वाई बोसोन का कोई प्रमाण नहीं मिला है।

गुरुत्वाकर्षण

चौथी मौलिक बातचीत, गुरुत्वाकर्षण, एक बोसोन द्वारा भी ले जाया जा सकता है, जिसे ग्रेविटॉन कहा जाता है। प्रायोगिक साक्ष्य और क्वांटम गुरुत्व के गणितीय रूप से सुसंगत सिद्धांत के अभाव में, यह अज्ञात है कि यह गेज बोसॉन होगा या नहीं। सामान्य सापेक्षता में गेज इनवेरियन की भूमिका एक समान द्वारा निभाई जाती है समरूपता: डिफियोमोर्फिज्म इनवेरिएंस।

डब्ल्यू' और जेड' बोसोन

Main article: W′ and Z′ bosons

W′ और Z′ बोसोन काल्पनिक नए गेज बोसोन को संदर्भित करते हैं (मानक प्रतिरूप W और Z बोसॉन के अनुरूप नामित)।

यह भी देखें

• 1964 पीआरएल सिमेट्री ब्रेकिंग पेपर्स
• बोसोन
• गोंद का गोला
• क्वांटम क्रोमोडायनामिक्स
• क्वांटम इलेक्ट्रोडायनामिक्स

बाहरी संबंध

• Explanation of gauge boson and gauge fields by Christopher T. Hill