Кіріспе
Көлденең физикада гаузерлік бозон – элементарлық фермиондар үшін күш тасымалдаушы ретінде әрекет ететін бозондық элементар бөлшек. Элементар бөлшектердің өзара әрекеттесуі гаузерлік теориямен сипатталса, олар бір-бірімен гаузерлік бозондарды алмасу арқылы әрекеттеседі, көбінесе виртуалды бөлшектер ретінде. Фотондар, W және Z бозондары, глюондар – гаузерлік бозондар. Белгілі барлық гаузерлік бозондардың спині 1-ге тең; салыстыру үшін, Хиггс бозонының спині 0, ал гипотетикалық гравитонның спині 2-ге тең. Сондықтан белгілі барлық гаузерлік бозондар векторлық бозондар болып табылады. Гаузерлік бозондар басқа бозон түрлерінен ерекшеленеді: біріншіден, фундаменталды скалярлық бозондар (Хиггс бозоны); екіншіден, кварктардан құралған композиттік бозондар; үшіншіден, ірі композиттік, күш тасымалдамайтын бозондар, мысалы, кейбір атомдар.
In particle physics, a gauge boson is a bosonic elementary particle that acts as the force carrier for elementary fermions. Elementary particles whose interactions are described by a gauge theory interact with each other by the exchange of gauge bosons, usually as virtual particles. Photons, W and Z bosons, and gluons are gauge bosons. All known gauge bosons have a spin of 1; for comparison, the Higgs boson has spin zero and the hypothetical graviton has a spin of 2. Therefore, all known gauge bosons are vector bosons. Gauge bosons are different from the other kinds of bosons: first, fundamental scalar bosons (the Higgs boson); second, mesons, which are composite bosons, made of quarks; third, larger composite, non force carrying bosons, such as certain atoms.
Стандартты модельдегі өлшегіш бозондар
Стандартты модель бөлшектер физикасы төрт түрлі өлшегіш бозонды мойындайды: фотондар, электромагниттік өзара әрекеттесуді тасымалдайды; W және Z бозондары, әлсіз өзара әрекеттесуді тасымалдайды; және глюондар, күшті өзара әрекеттесуді тасымалдайды. Глюондар жеке-дара болмайды, себебі олар түсті зарядталған және түсті тұйықталғандықтан.
Гаузерлік бозондардың көптігі
Квантталған өлшем теориясында өлшем бозондары – өлшем өрістерінің кванттары болып табылады. Сәйкесінше, өлшем өрісінің генераторларының санына тең өлшем бозондары болады. Кванттық электродинамикада өлшем тобы U(1) болып табылады; осы қарапайым жағдайда тек бір ғана өлшем бозоны – фотон бар. Кванттық хромодинамикада күрделірек SU(3) тобы сегіз генераторға ие, бұл сегіз глюонға сәйкес келеді. Үш W және Z бозондары электрожұқ әлсіз теориясындағы SU(2) үш генераторына шамамен сәйкес келеді.
Үлкен өлшемді бозондар
Гаузерлік инварианттылық гаузерлік бозондардың массасыз бөлшектерге арналған өріс теңдеулерімен математикалық сипатталуын қажет етеді. Әйтпесе, массалық мүшелер гаузерлік трансформациялар кезінде Лагранжианға нөлдік емес қосымша мүшелерді қосып, гаузерлік симметрияны бұзады. Сондықтан, қарапайым теориялық деңгейде, барлық гаузерлік бозондар массасыз болуы керек, ал олар сипаттайтын күштердің әсер ету қашықтығы ұзақ болуы керек. Бұл идея мен әлсіз және күшті өзара әрекеттесудің өте қысқа қашықтықта болуы туралы эксперименталдық деректердің арасындағы қайшылыққа теориялық түсінік қажет. Стандартты модельге сәйкес, W және Z бозондары Хиггс механизмі арқылы масса алады. Хиггс механизмінде біріктірілген электроәлсіз өзара әрекеттесудің төрт гаузерлік бозоны (SU(2)×U(1) симметриясы) Хиггс өрісімен байланысады. Бұл өріс өзара әрекеттесу потенциалының пішініне байланысты спонтанды симметрия бұзуына ұшырайды. Нәтижесінде, ғалам нөлдік емес Хиггс вакуумдық күту мәнімен (VEV) толтырылады. Бұл VEV электроәлсіз гаузерлік бозондарының үшеуіне (W, W және Z) масса береді; ал қалған гаузерлік бозон массасыз болып қалады (фотон). Бұл теория сонымен қатар скалярлық Хиггс бозонының бар екенін болжайды, ол LHC-дегі эксперименттерде байқалды.
Үлкен біріктіру теориясы
Георгий–Глашоу моделі X және Y бозондары деп аталатын қосымша өлшегіш бозондарды болжайды. Гипотетикалық X және Y бозондары кварктар мен лептондар арасындағы өзара әрекеттесуді қамтамасыз етеді, соның салдарынан бариондық санның сақталуы бұзылады және протонның ыдырауына себеп болады. Симметрияның бұзылуына байланысты мұндай бозондар W және Z бозондарынан гөрі әлдеқайда массивті болады. Супер-Камиоканде нейтрино детекторы сияқты дереккөздерден алынған мәліметтерді талдау X және Y бозондарының бар екенін көрсетпеді.
Гравитондар
Төртінші негізгі өзара әрекеттесу, гравитация, гравитон деп аталатын бозон арқылы тасымалдануы мүмкін. Эксперименттік деректердің жетіспеуі және кванттық гравитацияның математикалық тұжырымдалған теориясы болмағандықтан, бұл бозон өлшегіш болып табыса ма, жоқ па, әзірге белгісіз. Жалпы салыстырмалылықтағы өлшегіш инварианттығының орнын ұқсас симметрия – диффеоморфизм инварианттығы атқарады.
W′ және Z′ бозондары
W′ және Z′ бозондары – Стандартты модельдегі W және Z бозондарымен аттас болатын, гипотетикалық жаңа өлшеу бозондары.