Bosonen sind die Elementarteilchen, die gewöhnlich für die Übertragung von Kräften zuständig sind. Alle Bosonen haben einen ganzzahligen Spin. Sie unterliegen nicht dem Pauli-Prinzip. Das bedeutet, dass viele Bosonen denselben quantenmechanischen Zustand besiedeln können.
Bosonen unterscheiden sich von den Fermionen in der Symmetrie ihrer Wellenfunktionen. Ihre Wellenfunktion ist gegenüber Vertauschungen symmetrisch. Wenn man also von einer Ansammlung von vielen Bosonen zwei Teilchen gegeneinander austauscht, dann ändert das an der Wellenfunktion nichts. Bei Fermionen dagegen ändert die Vertauschung das Vorzeichen der Wellenfunktion.
Jede Kraft wird durch ein oder mehrere Arten von Bosonen übertragen. Überträger der elektromagnetischen Kräfte sind die Photonen, die Lichtteilchen. Die schwache Kernkraft wird durch W- und Z- Bosonen übertragen. Für die Schwerkraft oder Gravitation sind die hypothetischen Gravitonen verantwortlich, die aber nicht beobachtet werden. Die starke Kernkraft kann man mit dem Austausch von Gluonen erklären, vereinfachend kann man diese anziehende Kraft im Atomkern aber auch mit dem Austauch zusammengesetzter Bosonen, den Pi-Mesonen erklären.
Eine besondere Art von Bosonen sind die Higgs-Bosonen. Sie übertragen keine Kräfte, sondern sind mit einem Feld verbunden, das den anderen Elementarteilchen Masse verleihen kann.
Nicht nur Elementarteilchen können sich wie Bosonen verhalten. Auch aus Fermionen zusammengesetzte Teilchen können sich wie Bosonen verhalten, wenn sie einen ganzzahligen Gesamtspin haben und die Bindungskräfte zwischen den Fermionen stärker sind als äußere Einwirkungen.
Das einfachste Beispiel für zusammengesetzte Bosonen sind die aus je zwei Quarks bestehenden Mesonen. Aber auch ganze Atome oder gar Moleküle deren Einzelspins sich zu einer ganzen Zahl addieren nennt man Bosonen. Solche Bosonen bilden bei tiefen Temperaturen ein Bose-Einstein-Kondensat. Im Jahr 2001 wurde der Physik-Nobelpreis für die Herstellung von solchen Kondensaten verliehen.
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Letzte Änderung: 27.07.2012