 |
|
 |
||
|
||||
 |
אני לא בטוח שזה מתאים למדור חידות, אך יש שאלה בפיזיקה שמטרידה אותי הרבה זמן: האם הקווארקים קיימים, או שרק משל הם? הסבר (מוגבל לידע המצומצם שלי בפיזיקה מודרנית): יש אלקטרון, שהוא חלקיק בסיסי ומטענו קבוע. יש קווארק מסוג "מעלה", שהוא חלקיק בסיסי ומטענו מינוס שני שליש ממטען האלקטרון. יש קווארק מסוג "מטה", שהוא חלקיק בסיס ומטענו מינוס שליש ממטען האלקטרון. (הצבעים וארבעת סוגי הקווארקים הנוספים לא רלוונטים לשאלה) שני קווארקי מעלה וקווארק מטה מרכיבים פרוטון שמטענו בדיוק מינוס אחד ממטען האלקטרון, שני קווארקי מטה וקווארק מעלה מרכיבים נייטרון שמטענו החשמלי אפס. הפרוטון יציב (זמן מחצית חיים נמדד במליארדי שנים), ואילו הנייטרון מתפרק במהירות לפרוטון ואלקטרון (כלומר, כשהוא מחוץ לגרעין האטום). אבל בלתי אפשרי לפרק אותם לקווארקים (הכוח המחבר את הקווארקים מתגבר עם המרחק). ושאלתי היא: האם יתכן שמטען חלקיקים בסיסים בטבע יהיה לגמרי במקרה מכפלה שלמה וקטנה של קבוע? הרי לא רואים יחס כזה בין מסות החלקיקים או קבועים אחרים של הטבע. האם לא יותר הגיוני להניח (למשל) שהפרוטון מורכב מנייטרון ואנטי אלקטרון? _____ יוסי, מחכה לתגובות שיחשפו אותו כאידיוט והדיוט, והוא כל כך השתדל להסתיר את זה עד היום. |
 |
 |
 |
|
|
|
||
|
||||
|
הניוטרון מתפרק לאלקטרון ופרוטון ואנטי-ניוטרינו. ולשאלתך, לא ברור כמה כל חלקיקי היסוד באמת "קיימים" במובן שבוא אנחנו מבינים קיום, אבל כן, הקווארקים הם ההסבר הטוב ביותר שיש לנו לתופעות הידועות לנו. הבעיה היא שיש הרבה יותר משני באריונים (כמו פרוטון וניוטרון) שאנחנו מכירים והדרך הטובה ביותר להסביר את קיומם של כולם, עם המאסות השונות שלהם, וההתפרקות השונה של כל אחד מהם, היא על ידי שלוש חלקיקים. בקיצור, לפי תורת הקוואנטים לכל חלקיק בטבע יש "ספין" שהוא מכפלה שלמה של חצי (ז"א: 0, 1/2, 1, 3/2, 2, ... בעצם, כנראה שאין יותר מ-2, וגם על ה-2, הגראוויטון, אני לא חותם). כשאתה לוקח שני חלקיקים בעלי ספין חצי אתה יכול לקבל ספין אחד (אם הם ב"אותו כיוון") או אפס (אם הם ב"כיוונים מנוגד"). יש באמת האדרונים אם ספין 0 ו-1. להם קוראים באריונים, אבל המזונים (אלה שהכירו בזמן שחשבו על המודל) הם בעלי ספין 1/2, זה יכול להיות רק בחלקיק אלמנטרי או במספר אי-זוגי של חלקיקים עם ספין חצי שלם. והמספר האי זוגי הקטן ביותר ששונה מ-1 הוא... |
|
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
אם אני מבין את תגובתך (ואנא, תקן אותי אם לא), חלקיק עם ספין חצי יכול להתקיים כאלמנטרי, או כשלישית חלקיקי חצי שאחד מהם הפוך לאחרים. אולי פספסתי משהו, אבל איך זה גורם למטען האלקטרומגנטי של האלקטרון להיות *בדיוק* פי שלוש ממטען הקווארק מטה? |
|
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
לא לגמרי ברור לי אם אתה שואל על "איך חשבו על הרעיון הזה כשחשבו עליו?" או "למה אנחנו מאמינים בזה כיום?". ניסיתי לענות לשאלה הראשונה (וזה גם מה שאעשה עכשיו). כל עוד שהיה ידוע רק על הפרוטון והניוטרון הרעיון של שליש (או של קווארקים) היה באמת לא קיים. רק כשהתחילו לגלות עוד ועוד חלקיקים לא אלמנטרים בעלי ספין חצי ומטען התחילו לחפש מודל שיסביר את קיומם, והמודל הקווארקי היה המודל המוצלח ביותר שעלה (ועד היום, אחרי שהוספנו עוד שלוש קווארקים, הוא מצליח להסביר את כל ההאדרונים). |
|
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
האם המודל הזה מסביר את הקשר בין מטען האלקטרון למטען הקווארק? | |
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
בדיוק בשבוע עלתה בי התהייה הזו - מבלי לפקפק כלל בקיום הקווארקים - אז אני שמח להפנות אותה לקוראי האייל הנכבדים: למה לקווארקים ולאלקטרון מטענים ביחס מדויק להפליא של 1:3? תמוה מאד ששני חלקיקים ממשפחות שונות לגמרי ושמושפעים על ידי כוחות שונים, עדיין המטען שלהם זהה (או בעצם כפולה של מספר שלם כלשהו). זה כמובן לא נכון כלל לגבי המסה, ושאר תכונות, אבל דווקא המטען מדלג על ההבדל בין הכח האלטרו-חלש לכח החזק. (טוב, זה נכון גם לספין, אבל הספין משותף לכל כך הרבה חלקיםקים שזה נשמע לי פחות מעניין). כמובן שיש לזה תשובה 'הפוכה' - לולי היה מטען האלקטרון זהה בדיוק למטען הפרוטון - או לפחות למכפלה שלמה שלו - לא ניתן היה לבנות אטומים נייטרלים בקלות כזו, אם בכלל, ולא היה נוצר עולם של כימיה שבו יש מי שישאל את השאלה. אבל מאחר שטיעונים אנתרופיים מעולם לא נשמעו לי משכנעים, אשמח לשמוע תשובה אחרת. ספקולציה שלי - הכח החלש בכל זאת פועל הן על קווארקים והן על אלקטרונים, ואולי הוא יוצר את הקשר הזה. אבל זה רק ניחוש. |
|
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
למיטב ידיעתי יש גם ממצאים ניסיוניים לקווארקים, הפיזור בהתנגשות של פרוטונים מעיד ש''בתוך'' ''פרוטון'' ''יש'' ''משהו'' ''יותר'' ''קטן'', ואם אני לא טועה אפילו מעיד שיש שלושה כאלה. | |
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
אכן הקווארקים חיים ובועטים: Jet_(particle_physics) [Wikipedia]. | |
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
מתוך הקישור שהבאת: particles carrying a color charge, such as quarks, cannot exist in free form. Therefore they fragment into hadrons before they can be directly detected, becoming jets אני מפספס משהו?(וסליחה אם השאלות שלי נשמעות קנטרניות. הן באמת נובעות מבורות. ואני אסיר תודה לכל מי שטורח ועונה.) |
|
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
אתה מניח שמה שאין לו קיום עצמאי אין לו קיום כלל. אני טוען את ההיפך - שאין דבר מתקיים אלא כאוסף יחסים (יחודי) עם ישים אחרים. זה קצת מרחיק לכת עבור עניין זה, אז חשוב על משרד תחבורה - האם הוא קיים? הרי אין לו קיום הנפרד מזה של מדינה ועדיין אין עוררין על קיומו. |
|
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
צר לי, אבל אני לא בטוח שאני מבין את המשל. | |
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
חלפו שנים רבות אבל... הממצאים שאתה מדבר עליהם נשמעים מעניינים - אם תביא קישור אולי אפילו אנסה לקרוא. לעצם דבריך: גם אם בהתנגשות פרוטונים אכן מתפזרים יותר חלקיקים משהתנגשו, למיטב ידיעתי אין זה אומר בהכרח ש"בתוך" פרוטון יש משהו. אאל״ט, פוטונים גבוהי אנרגיה יכולים "להתפרק" לחלקיק ואנטי חלקיק, אבל אני לא חושב שמישהו מפרש זאת כאילו החלקיקים הללו היו "בתוך" הפוטון טרם ההתפרקות. לשאלתו המקורית של יוסי: להבנתי, התשובה לשאלה תלויה במשמעות שהמשיב מייחס למושג "קיימים ממש". באופן בלתי תלוי התנהל לפני זמן קצר (תחת הדיון "זמן סגירה") דיון שעסק בשאלה של "קיום ערך אמת עבור פסוקים (במתמטיקה) שמקיימים א' ב' ג"'. גם שם הבעתי דעה שהתשובה תלויה במשמעות שהשואל (או המשיב) מייחס למושג "קיים" (וגם שם חבטו בי המתמטיקאים כבשק אגרוף ושילחוני בבושת פנים). |
|
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
אתה ואפופידס מדברים על מה שקורה באנרגיות גבוהות יותר (אם אני לא טועה). אני מתכוון לניסויים יותר מוקדמים שמדדו את הפיזור של פרוטון שמתקרב מאוד מאוד לפרוטון אחר ואז מתרחק ממנו בהשפעת כוחות דחייה חשמליים. אין כאן פירוק של הפרוטון למרכיביו אלא תצפית על מסלול של המון פרוטונים וניתוח התוצאות. תן לפיזיקאי לוח וגיר ותגיד לו לצייר שני ניסויי פיזור. אח"כ שיכתוב לכל אחד משוואות לפי ר' תומפסון. יש הבדל בזוויות הפיזור של אלומת חלקיקים שיתקבלו בחישוב אם מצוירת על הלוח נקודה אחת של מטען בגודל 1 לבין אלו שיתקבלו אם מצויירות שלוש נקודות קרובות עם מטען שני שליש או מינוס שליש. עכשיו עושים ניסוי (באנרגיות מתאימות). יוצא יותר דומה לציור של השלוש נקודות. (כל זה בערבון מוגבל, למדתי את זה לפני יותר מדי זמן, ולא מצאתי רפרנס באינטרנט.) |
|
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
רק למקרה שמישהו עוד מתעניין: > אבל בלתי אפשרי לפרק אותם לקווארקים (הכוח המחבר את הקווארקים מתגבר עם המרחק). נראה, על פי יוטיוב וכל גרגירי המלח הנדרשים, שקווארקים הם דבר דינאמי למדי. והאנרגיה המושקעת ב״הפרדת״ קווארק מאחיזת שני שותפיו (למשל) שוות ערך לייצור קווארק ואנטי קווארק שישלימו את החלקיקים המקוריים (עד כמה שיש לדימוי כל כך פשטני משמעות בגן החיות של החלקיקים). עדיין אין לי תשובה לשאלת היחס - איך זה שמטעני הקווארקים והאלקטרון הם מכפלות שלמות? |
|
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
גם לי יש בעיה עם QCD כולי תקווה שלעולם לא יימצאו כדורי דבק ושתמצא תאוריה חליפית אסתטית יותר. |
|
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
אכן כך נראה הדבר, ויש לזה אפילו שם חביב - Asymptotic Freedom. שאלת היחס הטרידה גם אותי לפני כעשור, אולי אפילו כתבתי על זה כאן. עוד לא מצאתי תשובה טובה. (יש תשובות בסגנון האנטרופי - אם זו לא היתה כפולה שלמה, לא ניתן היה ליצור אטום נייטרלי חשמלית, מה שכנראה היה מונע כל כימיה יציבה שתאפשר מולקולות מורכבות שיפתחו אינטליגנציה וישאלו את השאלה הזו). אבל אם יש פה פיזיקאי רציני - הביאוהו לכאן. |
|
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
מהי תשובה "טובה" בעיניך בהקשר הזה? למשל, אם התשובה תהיה "בגלל שקבוצה X סימטרית תחת אופרטור Y", האם היא טובה? |
|
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
כן, אשמח לתשובה כזו. עם הסבר על x ו-y כמובן. |
|
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
הרבה אנשים לא מסופקים מתשובה כזו (למשל ראה את הפתיל הזה). יכול להיות שתשובה כזו פשוט מעלה יותר מדי שאלות אחרות. אבל הנה מה שהצלחתי להבין מקריאה בויקיפדיה. תאוריית הקוואנטים האלקטרודינאמית (qed) היא תאורייה עם סימטרית u(1). הסימטריה הזו פשוט מבטאת את זה שהפאזה של השדה הא"מ היא מחזורית. באמצעות ניתוח בעזרת Lie Algebra (לא צוחק, יש דבר כזה) מגיעים לכך שהקבוצה u(1) היא קומפקטית. קומפקטית אומר שהשורשים (שהם ערכי המטען האפשריים) הם תמיד שילוב לינארי של ערכים בסיסיים. במקרה של u(1) יש ערך בסיס אחד (1/3 מטען האלקטרון). במקרה של su(3) - הסימטריה של התאוריה הקוואנטית של הכח החזק - יש 3 ערכי בסיס: אדום כחול וירוק. |
|
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
אוקיי, אני מכיר קצת אלגברת לי (ידע כלשהו, לא מומחה). אבל עד כמה שהבנתי (תקן אותי אם אני טועה) - בפיתוח של QED לבדה, תורת השדות הקוונטית הראשונה שפותחה על ידי פיינמן ושו"ת, לא היה חיזוי או תוצאה שערך הבסיס של המטען יהיה 1/3 ממטען האלקטרון. והקווארקים עם מטען שליש התגלו רק כ-20 שנה מאוחר יותר. אני טועה? ואם אני טועה ואכן יש חיזוי כה ב-QED - אשמח לעוד פירוט/הפניה. לא מצאתי את זה בויקיפדיה שקישרת. |
|
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
לא ניסחתי את הפיסקה האחרונה במדויק. אז תתעלם ממנה. הנקודה היא שעל פי qed, כל חלקיק (יסודי או לא יסודי) הוא כפולה של איזשהו ערך בסיס. זה בפני עצמו הסבר למה יש יחס יפה בין אלקטרון לקווארק. זה לא מסביר את היחס עצמו (1 ל 3). את היחס עצמו אולי אפשר לפענח מהתשובה הזו. אני מודה שלא עקבתי אחרי הכל, אבל איך שאני רואה את זה, זה כמו סודוקו על גבי הטבלה של המודל הסטנדרטי. יש אוסף אילוצים ובסוף מקבלים את מספרי המטען (ספין, מטען א"מ וכו) של כל חלקיק. |
|
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
''כל חלקיק הוא כפולה'' צריך להיות ''המטען של כל חלקיק הוא כפולה'' | |
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
ברגע הראשון האילוץ שיש ערך מינימלי של מטען שכל השאר הן כפולות שלו נשמע מאד משכנע (הייתי שמח להפניה מאיפה זה בא ב-קאד, אבל כרגע נניח בצד), ונותר רק למצוא את היחס בין קווארק לאלקטרון. רק שאחרי שחשבתי על זה עוד קצת, זה בכלל לא עונה לשאלה. גם עם האילוץ הזה, יכול להיות שמטען הקווארק יהיה 1001 פעמים המטען המינימלי, ומטען האלקטרון יהיה דוקא 3004 פעמים המטען הזה. ז"א שזה לא מחייב שאחד מהם יהיה כפולה של השני. דומני בנוסף שהמודל הסטנדרטי לא נותן שום ניבוי למטען האלקטרון (או הקווארק), וזה אחד הפרמטרים שמוכנסים אליו כרגע על בסיס נסיוני. |
|
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
כמו שכתבתי, qed לבדה רק אומרת שהיחס הוא "יפה", כלומר רציונלי. היחס 1:3 עצמן נובע מאילוצים נוספים שמוזכרים בפתיל האחרון שצרפתי. לדוגמא קרא את המשפט הבא מאותו פתיל (אזהרה: Y הוא איזשהי מטריצת מטענים מסוגים שונים, למה לפשט אם אפשר לסבך). המשפט מתייחס לטבלה של המודל הסטנדרטי. The top 2 by 2 block has Y charge 1, the bottom 3 by 3 block has Y charge -2/3, and the 2 by 3 blocks on top and bottom have Y charge 1/6. וכן, אתה צודק במשפט האחרון. אין ניבוי לערך של מטען האלקטרון. רק ליחסים בינו לבין חלקיקים אחרים.
|
|
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
ניסיתי להיכנס לקישור האחרון, אבל לא ממש הצלחתי למצוא את הידיים והרגליים (והאיזוספינים) שם. אבל בכל מקרה אני אפסיק להטריד אותך. בזכותך אני (קצת) יותר משוכנע מאשר קודם שיש למודל הסטנדרטי תשובה לשאלה הזו, אולי כשיהיה לי יותר זמן ואנרגיה מנטלית אנסה לצלול לזה שוב ולהבין יותר לעומק. |
|
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
אצלי זה יותר פשוט- אני סומך על פיינמן אבל לא על גל-מאן. QED יפה ו QCD מכוערת. בעיקר יש לי בעיה עם גלואונים שנשמעים לי כמו המצאה מאולצת. | |
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
ואני אביא דוקא את אחד הדברים המגניבים (לטעמי) שיוצאים מ-qcd: מסתבר, שמאחר ומסת המנוחה של הפרוטון גדולה בהרבה (יותר מפי עשר) ממסת המנוחה של שלושת הקווארקים שמרכיבים אותו, רוב המסה שלו (ומכאן - שלנו) נובעת מהאנרגיה של הכח החזק והגלואונים שמתרוצצים בין הקווארקים האלה. לפי הנוסחה היחסותית המפורסמת שהמסה שווה לאנרגיה חלקי סי בריבוע. |
|
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
ובעיני זה לא מגניב אלא מטריף. איזה כח אדיר יכול לרסן מערכת ש 90% מהמסה שלה היא בעצם אנרגיה? אם אני מבין נכון אז בהגדרה לא ניתן לצפות בקווארק. זה לא הופך אותו לסוג של חבר דמיוני? ועוד עניין- כשפרוטון הופך לנייטרון או להיפך בדעיכת בטא יש קווארק שמשנה את הטעם שלו. אם הקווארק הוא חלקיק יסודי איך הוא יכול להשתנות? אלקטרון ופוטון לא משתנים. הם נוצרים ונבלעים אבל נשארים כפי שהם. חשבתי שכל העניין של "יסודי" הוא שהוא לא משתנה. |
|
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
גם באלקטרון אתה לא ממש יכול לצפות, רק בתוצאות האינטראקציות שלו. ככה גם קווארק - ניתן לראות מתוצאות האינטרארציות שיש שלושה כאלה (שניתן ליצור איתם אינטראקציה) בנוקלאון. גם מיואון נחשב לחלקיק יסודי והוא מתפרק לאלקטרון, נייטרינו מיואוני ואנטי-נייטרינו אלקטרוני. אתה יכול לחשוב על אינטראקציות כאלה כהפיכה לאנרגיה שממנה נוצרים החלקיקים האחרים או כאינטראקציה עם חלקיק וירטואלי (למשל עם אנטי-נייטרינו מיואוני שנוצר עם בן זוג מהריק, ומהאינטראקציה נוצרו האלקטרון והאנטי-נייטרינו האלקטרוני). |
|
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
לפי מה שהבנתי לא נוכל בהגדרה לצפות באינטראקציות של קווארק בודד. | |
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
אני איכשהו הבנתי שפיזור של חלקיקים מנוקלאון מראה שהם מקיימים אינטראקציות נפרדות עם הקווארקים שבו, אבל אולי אני לא באמת מבין את הקטע. | |
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
לא ברור לי מה מיוחד בעיניך במערכת כזו. יש מתקנים שמרסנים מערכת שכל כולה כמעט אנרגיה - סיב אופטי, או לייזר למשל. (ולפחות אתה מבין למה קוראים לזה ''הכח החזק''). ברוב חלקיקי היסוד אתה לא מצליח לצפות באמצעים רגילים, רק בהשפעות שלהם. אני לא מומחה, אבל סביר להניח שניסויי פיזור אלקטרונים על הפרוטון נותנים התפלגות מרחבית של מיקום הקווארקים (הרגעי) בדומה לזה שניסוי רתרפורד הראה על ידי פיזור שרוב מסת האטום נמצאת בגרעין (מבלי ''לצפות'' בגרעין בטרמינולוגיה שלך). לגבי הקווארק המשתנה - כנראה שהטרמינולוגיה גם כאן מטעה אותך. קווארק מסוג אחד נעלם, וקווארק אחר מופיע. בדיוק כמו שהאלקטרון או הפוזיטרון (והנייטרינו המתאים) מופיעים יש מאין באותה התפרקות ביטא. חלקיקים שנעלמים ומופיעים זה הלחם והחמאה של שדות קוונטיים. בעצם בכל דיאגרמת פיינמן, החלקיקים ש''יוצאים'' אינם החלקיקים ש''נכנסים'', אפילו אם הם מאותו סוג לפעמים. |
|
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
"החלקיקים ש"יוצאים" אינם החלקיקים ש"נכנסים", אפילו אם הם מאותו סוג" העלה אצלי אסוציאציה לחלק השני ב תגובה 426802 ________ ספוילר: זה היה ספוילר. |
|
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
והאסוציאציה שלי משתעשעת משדה הנמלים (ants) שמטבעו של כל שדה, יכיל גם חלקיקי anti-ant. | |
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
לגבי הקווארק שמתחלף, אכן הטרמינולוגיה הטעתה אותי. בעצם קווארק אחד נעלם וקווארק אחר מופיע תוך שההפרש ביניהם נפלט או נבלע בתור החלקיקים האחרים. בהתחלה זה לא היה ברור לי מדיאגרמת פיינמן של דעיכת בטא. לגבי חתך הפעולה וכמות ההתנגשויות האלסטיות, מצאתי אצל קומאי (ההוא, כן) קישור לניסוי בו התנגשויות בין פרוטונים נתנו תוצאה שונה מאוד1 (עמוד 12) ממה שעולה מ QCD. אני מקבל שפרוטונים וניוטרונים אינם חלקיקים יסודיים. מה שעקום בעיני הוא לא הקווארקים שמרכיבים אותם אלא הדרך שבה הקווארקים מרכיבים אותם. לכן קפצתי אז על קומאי כמוצא שלל רב, ולכן אני עדיין מחזיק אצבעות שלא ימצאו כדורי דבק. ________________ 1 לטענתו. הוא אומר שעל פי QCD לא אמורה להיות עליה עם עליית האנרגיה, ושיחס ההתנגשויות האלסטיות לא אמור להשאר יציב אלא לצנוח עם עליית האנרגיה. אשמח אם מישהו כאן יאשר או יפריך שכך טוענת QCD. |
|
|
|
| חזרה לעמוד הראשי | המאמר המלא |
| מערכת האייל הקורא אינה אחראית לתוכן תגובות שנכתבו בידי קוראים | |
 RSS מאמרים |
כתבו למערכת |
אודות האתר |
טרם התעדכנת |
ארכיון |
חיפוש |
עזרה |
תנאי שימוש
|
© כל הזכויות שמורות |