玻色子是遵循玻色—爱因斯坦统计的粒子：交换两个粒子时，全同玻色子系统的量子态保持不变。在通常的三维空间中，玻色子具有整数自旋角动量，如 0、1 或 2，而费米子具有半整数自旋。与费米子不同，全同玻色子可以占据同一个单粒子量子态。玻色子既包括光子这样的基本粒子，也包括氦-4 原子这样的复合粒子。这种分类依据的是粒子的量子行为，而非它是否构成物质或传递相互作用。(damtp.cam.ac.uk)
交换对称性与自旋
在量子力学中，不能用固定的个体标签来区分全同粒子。对于两个全同玻色子，它们的联合波函数满足
[ \Psi(x_1,x_2)=\Psi(x_2,x_1), ]
其中，每个 (x_i) 表示相应粒子的位置以及所有相关的内部变量。对于多个玻色子，全同粒子的任意置换都不改变系统的状态，即状态具有置换对称性。相比之下，交换两个费米子时，费米子系统的状态会变号。这些不同的交换规则，使可用多粒子态的计数方式也有所不同。(damtp.cam.ac.uk)
在相对论性量子场论中，自旋—统计定理将这种交换行为与自旋联系起来。在该定理的标准假设下，整数自旋粒子遵循玻色统计，半整数自旋粒子遵循费米统计。自旋是内禀角动量，并不是一个微小实体的实际转动。在场论描述中，玻色子的产生算符彼此对易，因此以相反的顺序产生两个粒子，会得到相同的状态。(damtp.cam.ac.uk)
玻色子不受泡利不相容原理的限制。因此，统计规律并不要求一个单粒子态最多只能容纳一个玻色子。这并不意味着系统中的所有玻色子都必须占据该态：实际分布由相互作用、限域条件和热学条件决定。同样，占据同一量子态也不意味着这些粒子必然位于同一个精确确定的空间点上。(damtp.cam.ac.uk)
基本玻色子
标准模型包含自旋为 1 的相互作用传递粒子，以及自旋为 0 的希格斯玻色子。光子传递电磁相互作用；八种胶子传递强相互作用；带电的 W 玻色子和电中性的 Z 玻色子传递弱相互作用。这些相互作用传递粒子称为规范玻色子。它们被归类为玻色子，是由其量子性质决定的；而它们各自的作用，则取决于其所属的场和相互作用。(home.web.cern.ch)
希格斯玻色子是一种标量粒子，也就是说，它的自旋为零。它是希格斯场的一种激发；该场的非零真空值参与了赋予基本粒子质量的机制。2012 年，欧洲核子研究中心（CERN）发现了一种与希格斯玻色子相符的新粒子，后续测量也支持其自旋为零的性质。希格斯玻色子并不属于标准模型中自旋为 1 的规范玻色子。(home.cern)
在以相应场的激发为基础的引力量子描述中，引力子应当是一种自旋为 2 的玻色子。它目前仍是假想粒子，也不包含在标准模型中。因此，“玻色子”这一类别的范围，比“已获实验证实的相互作用传递粒子”更广。(home.web.cern.ch)
复合玻色子与准粒子
一个由偶数个费米子组分构成的束缚系统，在可以被视为完整粒子时，会表现为玻色子。当实验能够分辨其内部结构，或提供足以将其拆解的能量时，它的复合性质就变得重要。对于电中性的原子，电子数与质子数相等，两者之和为偶数，因此中子数的奇偶性决定了该原子是玻色子还是费米子。(damtp.cam.ac.uk)
电中性的氦-4 原子包含两个质子、两个中子和两个电子，属于玻色子；氦-3 比它少一个中子，属于费米子。复合系统的玻色行为也是描述超导现象中电子配对的基础。一个库珀对包含两个费米子，但超导体中相互重叠的电子对，不应被简单地想象成由彼此独立的点状粒子构成的稀薄气体。(damtp.cam.ac.uk)
在固体中，集体激发也可以遵循玻色统计。声子是晶格振动的量子，而不是脱离材料独立运动的基本粒子。将振动模式视为玻色型激发，就可以计算它们在热平衡下的占据数，以及它们对固体热容的贡献。(damtp.cam.ac.uk)
热统计与凝聚
对于处于热平衡的无相互作用玻色子，能量为 (\epsilon) 的单粒子态的平均占据数为
[ \bar n(\epsilon)= \frac{1}{\exp[(\epsilon-\mu)/(k_{\mathrm B}T)]-1}, ]
其中，(\mu) 为化学势，(T) 为温度，(k_{\mathrm B}) 为玻尔兹曼常数。分母中的减号，是这一分布与相应费米子分布的区别。在占据数很低时，两种分布都趋近于经典的玻尔兹曼分布。对于处于平衡的黑体光子，化学势为零，玻色分布由此给出普朗克谱。(damtp.cam.ac.uk)
在适当条件下，宏观比例的玻色子会占据最低能量态，形成玻色—爱因斯坦凝聚态。1995 年，人们在稀薄原子气体中实现了这种凝聚。具有强相互作用的玻色子系统也会表现出集体量子行为：液态氦-4 就是超流性的一个重要例子。由于存在相互作用，不能简单地把它理解为所有原子都处于同一状态的理想玻色气体。(damtp.cam.ac.uk)
历史发展
玻色子的名称是为了纪念萨特延德拉·纳特·玻色，他于 1924 年提出了一种新的光子计数方法。阿尔伯特·爱因斯坦在 1924 年和 1925 年发表的论文中，将玻色的方法推广到物质粒子，并预言了凝聚现象。他们的工作建立了一个统计框架，后来被应用于归类为玻色子的粒子。在稀薄碱金属气体中实现凝聚的实验成就获得了 2001 年诺贝尔物理学奖的表彰，该奖由埃里克·康奈尔、卡尔·威曼和沃尔夫冈·克特勒共同获得。(nist.gov)