חידה בלשית על קווארקים 542971
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.
חידה בלשית על קווארקים 542973
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...
חידה בלשית על קווארקים 542987
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?
חידה בלשית על קווארקים 542994
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).
חידה בלשית על קווארקים 575776
האם המודל הזה מסביר את הקשר בין מטען האלקטרון למטען הקווארק?
חידה בלשית על קווארקים 623604
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.
חידה בלשית על קווארקים 542983
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.
חידה בלשית על קווארקים 542984
אכן הקווארקים חיים ובועטים: Jet_(particle_physics) [Wikipedia].
חידה בלשית על קווארקים 543009
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.)
חידה בלשית על קווארקים 543023
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.
חידה בלשית על קווארקים 575777
צר לי, אבל אני לא בטוח שאני מבין את המשל.
חידה בלשית על קווארקים 542985
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).
חידה בלשית על קווארקים 542986
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.)

חזרה לעמוד הראשי המאמר המלא

מערכת האייל הקורא אינה אחראית לתוכן תגובות שנכתבו בידי קוראים