בתשובה לאריק, 31/05/15 14:35
טרחן פיזיקלי, או שיש דברים בגו? 656248
הפונז • בתשובה לאריק יום א', 31/5/2015, 17:37
כמה הערות שאולי רלבנטיות לענייני תכונות הפרוטון ושאר ירקות.
הפרוטון מורכב משלושה קווארקים (שני קווארקים UP ואחד DOWN) אבל, למשל, סכום המסה של הקווארקים הנ"ל היא 1% ממסת הפרוטון‏1. לפירוט על כך אני ממליץ על התשובה הראשונה בקישור הזה למשל.
כדי לא להשאיר אתכם במתח, נאמר מיד ששאר ה-‏99% החסרים נובעים מהאנרגיה של הגלואונים שמחזיקים את הקווארקים האלה יחדיו.
הגלואונים האלה הם החלקיקים שנושאים את הכח הגרעיני החזק או כח ה'צבע' שמחזיק את הקווארקים בתוך הפרוטון, וכתופעת לוואי גם מחזיק את גרעיני האטומים שלא יתפרקו למרות הכוחות החשמליים העצומים שאמורים היו להעיף את כל הפרוטנים זה מזה לכל הרוחות.

מה שאפשר ללמוד מדוגמת המאסה, זה שחיבור נאיבי של תכונות הקווארקים כדי לקבל את תכנות הפרוטון השלם רחוק מלעבוד במציאות. בגלל הגודל הקטן בו מדובר ועצמת הכח הגרעיני החזק במרחקים כאלה‏2, כל נסיון לקירוב 'קלאסי' או אפילו כזה שמסתמך על מכניקת קוונטים פשוטה ולא על תורת השדות הקוונטיים נדון לכישלון מחפיר.

יתירה מזאת, בגלל תכונות מסוימות של הכח החזק, אפילו תורת השדות הקוונטיים (תש"ק) - שבין השגיה המהוללים היה החישוב של המומנט המגנטי של האלקטרון בדיוק של 12 ספרות אחרי הנקודה בהתאם לתוצאות נסיוניות - לא מצליחה נכון להיום לבצע חישובים מדויקים של התכונות האלה.

הסיבה העקרונית להבדל בין תש"ק לשדה האלקטרומגנטי (QED) שמפיקה חישובים כל כך מדויקים ומוצלחים לתש"ק לשדה הצבע (QCD), היא‏3 שקבוע הצימוד של השדה האלקטרומגנטי הוא קטן (~1/137), וקבוע הצימוד של שדה הצבע או הכח החזק גדול הרבה יותר.
תש"ק ידועה בזה שכדי לחשב תוצאות של ניסוי כמו התנגשות חלקיקים, היא סוכמת על טורים אינסופיים של אינטראקציות אפשריות שיכולות להתקיים באותה אינטראקציה. ואם זה נשמע לכם כמו משימה קשה, זה כנראה הרבה יותר גרוע מזה. למרבה השמחה, האיברים של הטורים הללו תלויים בחזקות הולכות ועולות של קבוע הצימוד שהזכרנו קודם. למה שמחה - כי זה גורם לכך שעבור קבוע צימוד קטן (QED), האיברים הולכים וקטנים, ככה שמספיק לחשב כמה איברים ראשונים בטור כדי לקבל תוצאה שמאד קרובה לתוצאה האמיתי.
אבל עבור קבוע צימוד גבוה (QCD) - זה לא עובד, כי האיברים בטור לא קטנים מספק מהר, ולכן שיטת החישוב הזאת‏4 כושלת. עכשיו, תיקח שלושה קווארקים עם זיליון גלואונים שרצים ביניהם ובאנרגיות קינטיות יחסותיות כנראה, ומסתבר שיהיה לך מאד מאד קשה לחשב במדויק מה קורה שם.

אבל: צריך לשים לב שכל מה שאמרתי לא אומר שהבסיס התיאורטי של QCD לא נכון. זה אומר שלמרות שאנחנו‏5 מבינים את המודל הסטנדרטי, עדיין יש דברים שממש ממש קשה לחשב על פיו כדי להגיע לתוצאות כמותיות מדויקות מספיק.
בתור אנלוגיה סופר-קלאסית, גם במכניקה קלאסית לגמרי יש בעיות שקשות מאד לחישוב נומרי, וודאי אנליטי כמו בעיית שלושת הגופים, אבל זה לא אומר שהמשוואות הקינטיות של כבידה ותאוצה שעומדות בבסיסה אינן נכונות. זה פשוט אומר שיש לנו מערכת מסובכת שמאד קשה לחשב את התכונות שלה.

עכשיו, זה לא שאין כמה בעיות ותהיות במודל הסטנדרטי - אי ההתאמה שלו לכבידה היא אולי המפורסמת בהן - ועדיין, אני בכלל לא בטוח שהקומאי מתייחס דוקא אליהן, או פותר אותן.

‏1 "משבר מסת הפרוטון ב-QCD" בניסוח אופציונלי.
‏2 הפתעה: הכח הזה דוקא מתחזק כשהמרחק בין החלקיקים גדל, בניגוד לכבידה או כח חשמלי, עד לאיזה מרחק מסוים, ואז מתחיל לדעוך.
‏3 אני ממש קרוב ללדבר על דברים שאני לא מבין בהם, אז אני אנפנף בידי בעוז, עם ההסתייגות הנ"ל.
‏4 הידועה בשם "תורת ההפרעות", והיא מופרעת למדי, אבל גם יעילה למדי לעיתים.
‏5 פחחח. על מי אנחנו עובדים. הם.
חזרה לעמוד הראשי המאמר המלא
מערכת האייל הקורא אינה אחראית לתוכן תגובות שנכתבו בידי קוראים
האייל הקורא RSS מאמרים | כתבו למערכת | אודות האתר | טרם התעדכנת | ארכיון | חיפוש | עזרה | תנאי שימוש © כל הזכויות שמורות