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과학

보손

보손과학
영어
Boson
스핀 양자수
0,1,2, …
상태 점유
같은 상태의 중복 점유 가능
기본입자의 예
광자, 글루온, W와 Z, 힉스
보손은 스핀 양자수가 0,1,2처럼 정수인 입자다. 동일한 보손 여러 개는 같은 한 입자 양자상태를 점유할 수 있다. 광자와 글루온, W와 Z 보손, 힉스 보손이 기본입자의 예이며 스핀 값은 서로 같지 않다.

정수 스핀이라는 분류

전자처럼 반정수 스핀을 가진 페르미온과 구별된다. 여기서 스핀은 작은 공이 실제로 자전하는 고전적 그림만으로 이해할 수 없는 고유 각운동량 성질이다. 보손이라는 분류가 특정한 전하나 질량 하나를 지정하는 것은 아니다.

광자와 힉스의 차이

광자는 스핀 1인 보손이고 힉스 보손은 스핀 0인 보손이다. W와 Z, 글루온도 스핀 1이다. 따라서 모든 보손이 스핀 1이거나 모든 보손이 같은 상호작용 역할을 한다는 설명은 틀리다.

점유 가능과 실제 상태

같은 상태에 여러 입자가 들어갈 수 있다는 것은 허용 규칙이다. 모든 보손이 언제나 한 상태에 몰려 있다는 뜻은 아니다. 실제로 어떤 상태가 얼마나 점유되는지는 계의 에너지, 온도, 상호작용 등 준비 조건에 따라 달라진다.

기본입자만의 이름은 아님

보손이라는 분류는 기본입자만을 뜻하지 않는다. 복합입자의 전체 스핀이 정수이면 보손으로 다룰 수 있다. 다만 내부 구조를 무시할 수 있는 조건과 입자 사이 상호작용을 함께 보아야 하며, 복합입자를 아무 조건 없이 점입자처럼 취급해서는 안 된다.

관련 문서

페르미온 / 파울리 배타 원리 / 양자역학 / 전자 / 에너지 / 온도 / 원자핵 / 전자기파