ในฟิสิกส์อนุภาคโบซอน ( / ˈ b oʊ z ɒ n / ^{[ 1 ]} / ˈ b oʊ s ɒ n / ^{[ 2 ]} ) คืออนุภาคย่อยอะตอมที่มีเลขควอนตัมสปินเป็นจำนวนเต็ม (0, 1, 2, ...) กลุ่มของโบซอนเป็นหนึ่งในสองกลุ่มพื้นฐานของอนุภาคย่อยอะตอม อีกกลุ่มหนึ่งคือเฟอร์มิออน ซึ่งมีสปินเป็นจำนวนเต็มคี่ครึ่งหนึ่ง (1/2, 3/2, 5/2, ...) อนุภาคย่อย อะตอมที่สังเกตได้ทุกตัวเป็นโบซอนหรือเฟอร์มิออนพอล ดิแรกเป็นผู้บัญญัติศัพท์คำว่าโบซอนเพื่อจำแนกอนุภาคพื้นฐานที่ปฏิบัติตามสถิติโบส-ไอน์สไตน์ซึ่งเป็นกรอบควอนตัมที่ริเริ่มโดยสัตเยนทรา นาถ โบส

อนุภาคโบซอนบางชนิดเป็นอนุภาคพื้นฐานที่มีบทบาทพิเศษในฟิสิกส์อนุภาค แตกต่างจากบทบาทของเฟอร์มิออน (ซึ่งบางครั้งถูกอธิบายว่าเป็นส่วนประกอบของ"สสารธรรมดา" ) โบซอนพื้นฐานบางชนิด (เช่นกลูออน ) ทำหน้าที่เป็นตัวนำแรงซึ่งก่อให้เกิดแรงระหว่างอนุภาคอื่น ๆ ในขณะที่โบซอนชนิดหนึ่ง (โบซอนฮิกส์ ) มีส่วนทำให้เกิดปรากฏการณ์มวลโบซอนอื่น ๆ เช่นเมซอนเป็นอนุภาคประกอบที่ประกอบด้วยส่วนประกอบที่เล็กกว่า

นอกเหนือจากขอบเขตของฟิสิกส์อนุภาคแล้ว โบซอนประกอบที่เหมือนกันหลายตัวจะแสดงพฤติกรรมที่ความหนาแน่นสูงหรืออุณหภูมิต่ำในลักษณะเฉพาะที่อธิบายได้ด้วยสถิติโบส-ไอน์สไตน์ตัวอย่างเช่น ก๊าซของ อะตอม ฮีเลียม-4จะกลายเป็นของไหลยิ่งยวดที่อุณหภูมิใกล้ศูนย์สัมบูรณ์ ในทำนองเดียวกันการนำยิ่งยวดเกิดขึ้นเนื่องจากอนุภาคเสมือน บางชนิด เช่นคู่คูเปอร์แสดงพฤติกรรมในลักษณะเฉพาะนี้

คำว่าโบซอนถูกบัญญัติโดยพอล ดิแรก^{[ 3 ] [ 4 ]}เพื่อจำแนกอนุภาคพื้นฐานที่ปฏิบัติตามสถิติโบส-ไอน์สไตน์ ซึ่งเป็น กรอบควอนตัมที่ริเริ่มโดยนักฟิสิกส์ชาวอินเดียชื่อ สัตเยนทรา นาถ โบส [ ^{5 ] ใน}ขณะที่ดำรงตำแหน่งเป็นผู้ช่วยสอน (ต่อมาเป็นศาสตราจารย์ ) ที่มหาวิทยาลัยธากาในเบงกอล (ปัจจุบันอยู่ในบังกลาเทศ ) ^{[ 6 ]}โบสประสบความสำเร็จในการค้นพบครั้งสำคัญ: โดยการปฏิบัติต่อโฟตอนว่าเป็นอนุภาคที่เหมือนกันและแยกแยะไม่ได้ เขาได้พิสูจน์กฎของพลังค์ โดยอิสระ โดยไม่ต้องอาศัยฟิสิกส์คลาสสิก^{[ 7 ]}เขาได้ส่งต้นฉบับพื้นฐานนี้ไปยังอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ซึ่งการแปลและการรับรองงานในภายหลังของเขา นำไปสู่การพัฒนาสถิติอย่างเป็นทางการและการทำนายเชิงทฤษฎีของโบส-ไอน์สไตน์คอนเดนเซต^{[ 8 ]}

อนุภาคพื้นฐานที่สังเกตได้ทั้งหมดเป็นได้ทั้งโบซอน (ที่มีสปินจำนวนเต็ม) หรือเฟอร์มิออน (ที่มีสปินครึ่งจำนวนเต็มคี่) ^{[ 9 ]}ในขณะที่อนุภาคพื้นฐานที่ประกอบขึ้นเป็นสสารทั่วไป ( เลปตอนและควาร์ก ) เป็นเฟอร์มิออน โบซอนพื้นฐานมีบทบาทพิเศษในฟิสิกส์อนุภาค พวกมันทำหน้าที่เป็นตัวนำแรงที่ก่อให้เกิดแรงระหว่างอนุภาคอื่น หรือในกรณีหนึ่งก่อให้เกิดปรากฏการณ์ของมวล

ตามแบบจำลองมาตรฐานของฟิสิกส์อนุภาคมีโบซอนพื้นฐานอยู่ห้าชนิด:

• โบซอนสเกลาร์หนึ่งตัว(สปิน = 0)
  • เอช⁰ฮิกส์โบซอน – อนุภาคที่ก่อให้เกิดปรากฏการณ์มวลผ่านกลไกฮิกส์
• อนุภาคเวกเตอร์โบซอนสี่ตัว(สปิน = 1) ที่ทำหน้าที่เป็นตัวนำแรงอนุภาคเหล่านี้คืออนุภาคเกจโบซอน :
  • โฟตอนแกมมา– ตัวนำแรงของสนามแม่เหล็กไฟฟ้า
  • กลูออน (แปดชนิดที่แตกต่างกัน) – ตัวนำแรงที่ทำหน้าที่เป็นตัวกลางของแรงนิวเคลียร์แบบแรง
  • Zโบซอนอ่อนที่เป็นกลาง – ตัวนำแรงที่ทำหน้าที่เป็นตัวกลางของแรงอ่อน
  • ว^±โบซอนอ่อนที่มีประจุ (สองประเภท) – รวมถึงตัวนำแรงที่ทำหน้าที่เป็นตัวกลางของแรงอ่อน

มีการตั้งสมมติฐานว่า อนุภาคเทนเซอร์อันดับสอง (สปิน = 2) ที่เรียกว่ากราวิตอน (G) เป็นตัวนำแรงโน้มถ่วงแต่จนถึงขณะนี้ความพยายามทั้งหมดที่จะรวมแรงโน้มถ่วงเข้ากับแบบจำลองมาตรฐานก็ล้มเหลว^{[ a ]}

อนุภาคประกอบ (เช่นแฮดรอนนิวเคลียสและอะตอม)สามารถเป็นโบซอนหรือเฟอร์มิออนได้ ขึ้นอยู่กับส่วนประกอบของมัน เนื่องจากโบซอนมีสปิน เป็นจำนวนเต็ม และเฟอร์มิออนมีสปินเป็นจำนวนคี่ครึ่งหนึ่ง ดังนั้นอนุภาคประกอบใดๆ ที่ประกอบด้วย เฟอร์มิออนจำนวน คู่จะเป็นโบซอน (เช่น 1/2 + 1/2 + 1/2 + 1/2 = 2 สำหรับควาร์กสามตัวและอิเล็กตรอนในอะตอมไฮโดรเจน)

อนุภาคโบซอนเชิงประกอบ ได้แก่:

• เมซอนทุกประเภท^{[ 10 ]}
• นิวเคลียสเสถียรที่มีเลขมวล คู่ เช่นดิวเทอเรียมฮีเลียม-4 ( อนุภาคอัลฟา ) ^{[ 11 ]}คาร์บอน-12ตะกั่ว-208และอื่นๆ อีกมากมาย^{[ b ]}

ในฐานะอนุภาคควอนตัมพฤติกรรมของโบซอนหลายตัวที่ไม่สามารถแยกแยะได้ที่ความหนาแน่นสูงนั้น อธิบายได้ด้วยสถิติโบส-ไอน์สไตน์ คุณลักษณะหนึ่งที่สำคัญในสภาพของไหลยิ่งยวดและการประยุกต์ใช้อื่นๆ ของ สารควบแน่นโบส-ไอน์สไตน์ คือ ไม่มีข้อจำกัดเกี่ยวกับจำนวนโบซอนที่อาจครอบครองสถานะควอนตัม เดียวกัน ผลที่ตามมาคือ เมื่อตัวอย่างเช่น ก๊าซอะตอมฮีเลียม-4ถูกทำให้เย็นลงจนถึงอุณหภูมิที่ใกล้เคียงกับศูนย์สัมบูรณ์ มาก และพลังงานจลน์ของอนุภาคกลายเป็นสิ่งที่ไม่สำคัญ มันจะควบแน่นเป็นสถานะพลังงานต่ำและกลายเป็นของไหลยิ่งยวด

ตัวอย่างอื่นๆ ในระบบสสารควบแน่น ได้แก่คู่คูเปอร์ในตัวนำยิ่งยวดและเอ็กซิตอนในสารกึ่งตัวนำ^{[ 12 ]}

อนุภาคกึ่งอนุภาคบางชนิดถูกสังเกตว่ามีพฤติกรรมเหมือนโบซอนและปฏิบัติตามสถิติโบส-ไอน์สไตน์รวมถึงคู่คูเปอร์พลาสมอนและโฟนอน^{[ 13 ] : 130}

• แอนยอน– อนุภาคเสมือนสองมิติชนิดหนึ่ง 
• ก๊าซโบส– สถานะของสสารที่มีโบซอนจำนวนมาก 
• พาราสถิติ– แนวคิดในกลศาสตร์สถิติ