נגישות
headline
Error processing SSI file




חלקיקים אלמנטאריים
והמודל הסטנדרטי


קווארקים


עד עתה דנו בפרוטונים, בניוטרונים כחלקיקי היסוד המרכיבים את האטום, אך גם חלקיקים אלו בנויים מחלקיקים אחרים קטנים יותר. במהלך ניסויים שנערכו בשנות השישים של המאה העשרים התגלה כי אלקטרונים שנורו אל פיסות חומר הותזו ושינו כיוון באופן שלא תאם את מבנה הגרעין. התיאוריה החדשה שפותחה מתוך תוצאות ניסויים אלו היא שחייבים להימצא בגרעין חלקיקים הקטנים יותר מהחלקיקים המוכרים כפרוטונים וניוטרונים.

חלקיקים קטנים אלו אינם נמצאים בגרעין בנוסף לפרוטונים ולניוטרונים, אלא מהווים יחד, בחיבורים שונים ביניהם, את החלקיקים המוכרים הללו בעצמם. חלקיקים קטנים וחדשים אלו זכו לשם הכולל קווארקים.

על אף שהקווארקים לא נצפו באופן ישיר התיאוריה שנבנתה על השערת קיומם יכולה הייתה להסביר את התופעות הקיימות במבנה האטום. תחילה התגלו שלושה סוגים שונים של קווארקים ועליהם התווספו במהלך השנים עוד שלושה.

תכונות הקווארקים הם:
1. כולם בעלי ספין חצי (בכך משתייכים הם לקבוצה גדולה יותר הנקראת פרמיונים)
2. ניתנו להם השמות הבאים
    a. מעלה (up)
    b. מטה (down)
    c. קסם (charm)
    d. מוזרות (strange)
    e. עליון (up)
    f. תחתון (bottom)
3. מופיעים תמיד בצירוף זוגי (לכל הפחות) שהוא אחד מהאפשרויות
    a. מעלה- מטה (up-down)
    b. קסם-מוזרות (nesschram-strange)
    c. עליון-תחתון (top-bottom)
4. מושפעים מהכוח הגרעיני החזק והוא זה הקושר אותם לזוגות, לשלשות וכו'
5. בעלי מטען חשמלי של +⅔e (עבור up, charm ו- top) או -⅓e (עבור down, strange ו- bottom)

קווארקים


צירוף של שני קווארקים נקרא מזון (mesons) ואילו צירוף של שלושה קווארקים נקרא בריון (baryons). כל הצירופים השונים של הקווארקים, קרי הקווארקים הבודדים, המזונים והבריונים, נקראים כולם יחד הדרונים (hadrons).

פרוטון, שהינו בעל מטען חשמלי של +e, מתקבל כאשר שני קווארקים מסוג up (כל אחד בעל כיוון ספין הפוך לשני) מתחברים עם קווארק מסוג down.

ניוטרון, שהינו בעל מטען חשמלי אפס, מתקבל כאשר שני קווארקים מסוג down (כל אחד בעל כיוון ספין הפוך לשני) מתחברים עם קווארק מסוג up.

פרוטון וניוטרון העשויים מקווארקים


שני הזוגות האחרים של הקווארקים, chram-strange ו- top-bottom, שונים מהזוג up-down רק בכמות המסה שלהם. הזוג הראשון, up-down, הוא הקל מבין השלושה ולכן גם היציב יותר והנפוץ בטבע מבין השלושה.

שלושת הזוגות ממוספרים לפי דורות, כאשר הזוג הראשון הוא הדור הראשון והזוגות שאחריו הם הדור השני והדור השלישי בהתאמה. אורך חייהם של הקווארקים בדור השני והשלישי הוא קצר והם מתפרקים מהר מאוד לקווארקים מהדור הראשון. לא נמצא דור רביעי, כי המסות של הקווארקים בדור הרביעי צריכות להיות גדולות מאוד במידה כזו שלא תאפשר להם כל יציבות ולכן לא תאפשר את קיומם ולו אף לזמן קצר מאוד.

ראינו אם כן שהפרוטון והניוטרון נבנים מתוך אבני-הבניין הנקראים קווארקים.
אך מה עם האלקטרון? האם גם הוא נבנה מחלקיקים קטנים יותר?

תשובה על כך נקבל מייד כשנלמד על קבוצת חלקיקים אחרת הנקראים לפטונים.

[לפרק הקודם | לפרק הבא]

[ עמוד ראשי - פיזיקה גרעינית | פיזיקה גרעינית - חלקיקים אלמנטאריים והמודל הסטנדרטי : קווארקים | לפטונים | פרמיונים ובוזונים | כרומודינאמיות קוונטית | המודל הסטנדרטי | סיכום ]