l
עמוד הבית
על האתר
המחברת מפת האתר מה חדש? כיתבו לי


.




+ אבני הבנין של הטבע







 


 








.

חלקיקי היסוד מחולקים לשתי קבוצות: פרמיונים - fermions כמו האלקטרון שמהם מורכב החומר ביקום ובוזונים bosons כמו הפוטון שהן "חפיסות" בדידות של אנרגיה שמעבירות כוחות בין חלקיקי היסוד.

הפרמיונים כפופים לעיקרון האיסורשל פאולי לפיו חלקיקים מאותו סוג לא יכולים לתפוס את אותו המצב באותו הזמן. הבוזונים, לעומת זאת, משוחררים מהאיסור ושני חלקיקים ואף יותר מעדיפים להימצא באותו המצב באותו הזמן.

האטום
למרות שמו "לא-ניתן לחלוקה", האטום בנוי מגרעינים  מוקפים בענני אלקטרונים. הגרעינים מורכבים מניוטרונים ופרוטונים. הניוטרונים והפרוטונים עצמם הם גופים מורכבים משלושה קוורקים.

הלפטונים
הלפטונים הם אותם חלקיקי יסוד שאינם מגיבים ולא מתפרקים באינטראקציה החזקה אלא רק באינטראקציה חלשה או בזו המתרחשת בשדה אלקטרומגנטי.

הניוטרון
הניוטרון הוא חלקיק ניטרלי מבחינה חשמלית שהתגלה על-ידי צ'אדוויק ב- 1932 ושיחק תפקיד מרכזי ב"הגשמת חלום האלכימאים". כאשר הוא נפלט מהגרעין יציבותו מתרופפת והוא עובר - לאחר מספר דקות - התפרקות רדיואקטיבית.

הפרוטון
הפרוטון הוא השותף של הניוטרון בגרעין האטום. הוא בעל  מטען חשמלי חיובי, יציב וכבד פי-2000 מהאלקטרון.

האלקטרון
עד שנת 1897 איש לא העלה על דעתו שקיימים חלקיקים קטנים יותר מהאטום.הראשון שהגה את הרעיון הנועז שהזרם שעובר בשפופרת הריק מורכב מחלקיקים תת-אטומיים וניפץ את האקסיומה של הבלתי-ניתן לחלוקה הוא הפיזיקאי האנגלי Joseph J. Thomson. תגלית האלקטרון זיכה את תומסון בפרס נובל לפיזיקה ואת העולם בהבנה חדשה של מבנה החומר.

את גרעין האטום עוטף ענן של אלקטרונים. האלקטרונים יציבים, בעלי מטען חשמלי שלילי ונוטלים חלק בתהליך פליטת האור ובהולכת החשמל במוצקים.

האלקטרון הוא פרמיון, היינו מציית לחוק האיסור של פרמי. לפי תורת המכניקה הקוונטית, הכוח האלקטרומגנטי; בין שני אלקטרונים מתחולל על ידי פליטת פוטון מאלקטרון אחד ובליעתו על-ידי אלקטרון שני.

הפוזיטרון
האנטי-חלקיק של האלקטרון הוא הפוזיטרון חלקיק תת אטומי שהמסה והספין שלו זהים לאלה של האלקטרון אך הוא בעל מטען חיובי שווה לעצמת המטען השלילי של האלקטרון.

רעיון האנטי-חומר הועלה לראשונה על-ידי הפיזיקאי האנגלי דיראק Paul Dirac בשנת 1928. דיראק חקר את תכונות האלקטרון ופיתח משוואה המאחדת את המכניקה של הקוונטום עם תורת היחסות של איינשטיין.

למשוואה שלו, שני פתרונות, אחד עבור האלקטרון ושני לחלקיק בלתי ידוע דמוי אלקטרון עם מטען חשמלי חיובי. האנטי-אלקטרון כונה פוזיטרון, והוא האנטי- חלקיק היחיד שזכה לשם משלו.

ארבע שנים לאחר פירסום הרעיון התמוה של דיראק, Carl Anderson פיזיקאי אמריקאי הבחין, במהלך ניסוי שערך בתא ערפל על קרניים קוסמיות בחלקיק בעל מטען חיובי שהמסה שלו זהה לזו של האלקטרון. הוא שב וחזר על ניסוייו ורק לאחר שנה הוא העז להאמין שמצא את החלקיק שדיראק ניבא את קיומו.
 
הקוורק Quark
הקוורקים הם אבני הבניין של גרעיני האטומים. הפיזיקאי האמריקאי מרי גל-מן ניבא את קיומם וטבע את שמם לפי משפט תמהוני Three quarks for Muster Mark מספרו של ג'יימס ג'ויס "משתה האשכבה של פיניגן". כדי לאפיין אותם גל-מן נתן להם "צבעים" ו"טעמים." לקוורק שישה טעמים: מעלה, מטה, מוזר, קסום, תחתון ועליון. צבעי הקוורק הם אדום, כחול וירוק.

The Top Quark הקוורק השישי "העליון" נשאר שנים רבות בגדר תיאוריה. זהו הקוורק הכבד ביותר ונדרשה אנרגיה כבירה של מאיצי החלקיקים כדי לאתר אותו. עדויות לקיומו הופיעו בשנת 1995 במאיץ פרוטונים-אנטי פרוטונים במעבדות פרמילב. הקוורקים מודבקים זה לזה בעזרת הגלואון (glue - דבק) והם כלואים בתוך האטום ללא כל אפשרות להחלץ ממנו.

הקוורקים נוצרו בראשית המפץ הגדול ב"עשר בחזקת מינוס שלושים ושתיים של השנייה הראשונה".

כדי ליצור את החומר הקוורקים חוברים ביחד בשלשות. כאשר לשני קוורקים מסוג עליון מתחבר קוורק תחתון, השלישייה יוצרת את הפרוטון. שני קוורקים מסוג תחתון בצרוף עליון אחד בונים את הניוטרון.

הניטרינו
הניטרינו נוצר תחילה בדמיונו של פאולי לפתרון נואש של פרדוקס "האנרגיה שהלכה לאיבוד". לאחר שהוא התגלה הוא זכה למקום של כבוד בדגם התקני, במשפחת חלקיקי האטום.

הגרביטון
הגרביטון הוא חלקיק דמיוני - היפותטי - שקיומו מתחייב משיקולים תיאורטיים. הוא קשור לכוח הכבידה באופן בו הפוטון קשור לשדה האלקטרומגנטי.

השותף
לחלקיקים יש שותף. זה של האלקטרון; הוא הניוטרינו. השותף הצפוי של הפוטון הוא הפוטינו ושל הגרביטון (הדמיוני) הוא הגרביטינו.

התאום
לחומר שקיים ביקום יש גם תאום - כמו השתקפות במראה - האנטי-חומר. לאנטי-חומר אותן תכונות כבידתיות כמו לחומר רגיל אבל המטען החשמלי ומטעני הכוח הגרעיניים שלו מנוגדים לאלה של החומר הרגיל. את האנטי -חומר מפיקים במאיצי חלקיקים והוא לא מאריך חיים. מוטב כך כי  חומר  ואנטי- חומר מאיינים זה את זה והופכים לאנרגיה. מיעוט האנטי-חומר בטבע הוא עוד תעלומה שמטרידה את החלקיקאים.

אינטראקציה
החוקים שעומדים מאחורי המכלול הדינמי כפופים לעקרונות של מכניקת הקוונטים. חוקי הפיזיקה הקלאסית לא מתיישבים עם המציאות המוזרה של העולם התת-אטומי. תורת הקוונטים נחשבת לאחת התגליות החשובות ביותר בתולדות האדם אולם - גם החלקיקאים מודים בכך - היא קשה לקליטה בדרכי החשיבה המוכרות למוח האנושי.

את משחק הגומלין - דינמיקת הקוונטים - בין החלקיקים תיאר "דיק" פיינמן חברו-יריבו של גל-מן לתואר האדם הכי אינטליגנטי של המאה העשרים.





.

ד"ר אילנה מודלינגר
מסע בעידן הטכנולוגי
אבני הבנין של הטבע
Copyright ©
הבאפרקביתהקודם