בואו נחזור ללידת היקום
העניינים חמים, מאוד חמים
ודברים מתרחשים מהר, מאוד מהר
שבריר הזמן הקטן ביותר שאנחנו יכולים לדבר עליו
עשר בחזקת מינוס 43 שניות
הטמפרטורה היתה עשר בחזקת 32 מעלות
והצפיפות בלתי מתוארת
בשבריר השניה הז היה רק כח אוניברסלי אחד
ורק סוג אחד של חלקיק יסוד
אבל זה לא החזיק מעמד
בסוף שבריר שניה זה, הכבידה נפרדה מהקבוצה
בעשר בחזקת מינוס 35 שניות
הכח הגרעיני החזק עוזב גם הוא את הקבוצה
וזה מעורר את ההתפשטות
הארוע שגרם ליקום בשבריר שניה לגדול
מגודל קטן מאטום לגודל לא ידוע
התפשטות זו  וההתקררות שאחריו לעשר בחזקת 27 מעלות
אפשר לשישה סוגי קווארקים להיווצר
בעשר בחזקת  מינוס 12 שניות ועשר בחזקת 15 מעלות
הכח החלש והאלקטרומגנטיות נפרדו
וקיבלנו את ארבעת הכוחות הבלתי תלויים שאנו מכירים כיום
בנוקדה זו ששת סוגי הלפטונים נוצרו, כולל האלקטרון
בעשר בחזקת מינוס 6 שניות - מליונית השניה
הקווארק העליון והתחתון יצרו פרוטונים ונויטרונים
כל הקווארקים הכבדים דעכו
כל הלפטונים הכבדים דעכו
כל האנטי חומר נעלם
ובזמן שהיקום היה בן שניה אחת
פרוטונים ונויטרונים כבר מתחברים זה לזה
ליצירת הגרעין האטומי הקל ביותר
?חכה, אתה יכול להאט ולהסביר זאת שוב
בוודאי דיאנה
?את יכולה לאמר לי את ההבדל בין כח לחומר
בוודאי, חומר זה דברים שאפשר להחזיק ביד
או לפחות לדמיין שאתה מחזיק ביד
וכח זה דבר שגורם לחומר לנוע, להשתנות או להגיב - פעולה
אוויר זה חומר, למרות שלא ניתן לראות אותו
אלא אם כן אתה בלוס אנג'לס
יפה, עכשיו תדמייני פיסת חומר
ודמייני שאת מפרקת אותו לחלקים הבסיסיים ביותר שלו
החלקיקים שמרכיבים אותו
עד לאטומים, ולפרוטונים, נויטרונים ולבסוף לקווארקים ולאלקטרונים
לו היו ידינו קטנות מספיק, יכולנו להחזיק אותם בידים
אם כן, חלקיקים אלו, עוברים את מבחן ה"להחזיק בידיים" ומוגדרים כחומר
אך ברמת מזעור כזאת, דברים מתחילים להראות מטושטשים שימי לב
אם נסתכל על החומר עד לרמות הקטנות ביותר
עלינו לעבור דרך רמות מבנה
אשר אפשריות רק הודות לכוחות
המחזיקים אותם יחד
הפרוטון והאלקטרון, למשל, נמשכים זה לזה
וכח המשיכה הזה מחזיק אותם יחד באטום
?אך מה באמת גורם למשיכה זו
?איך האלקטרון יודע שהפרוטון שם
?ומה מושך אותו אליו
?איך האלקטרון יודע לא להמשך לנויטרון
התשובה היא שהאלקטרון והפרוטון ממלאים חלל סביבם
עם אינספור מליוני חלקיקים אחרים
אשר להם קיום זמני בלבד
בגלל שמטענו החשמלי נייטראלי, הנויטרון לא
החלקיקים הללו קיימים רק להרף עין ונעלמים
ומוחלפים בידי אחרים הנזרקים מחלקיק האם
ברמה הזאת, מעט האנרגיה שצריך לקיום
יכולה להיווצר מכלום
אך גם נעלמת בשבריר שנייה
משום שהאנרגיה שמייצרת אותם יכולה להשמר רק להרף עין
ניתן לדמיין את החלקיקים הוירטואלים הללו
ככדורים הנמשכים לחלקיק האם על ידי רצועות גומי
וחוזרים לחלקיק האם כשהם נעלמים
אם אחד או יותר מהם יפלוש למרחב של חלקיק וירטואלי אחר
הקשור לחלקיק אם אחר
הם יכולים להשזר ולהחליף זה את זה
.שחלוף כזה מורגש על ידי חלקיק האם ככוח
שדות כאלו של חלקיקי וירטואלים, המקיפים חלקיקי אם
נוצרים בתבניות מאוד מסויימות
וממלאים את החלל סביבם בצורה מוגדרת היטב
ומדענים קוראים להם
שדות
החלקיקים הוירטואלים נקראים נשאים של כח
מדענים מזהים ארבעה סוגי שדות כוח
וכולם עובדים באותו צורה שתוארה קודם
אתם בוודאי מכירים שניים מהכוחות
כבידה
ואלקטרומגנטיות
הם פועלים בחיי היום יום שלנו
כח שלישי גורם לקווארקים לדבוק יחד
ליצירת פרוטונים ונויטרונים
ושארית מהכח גורמת לפרוטונים ולנויטרונים לדבוק יחד בגרעין האטום
כח זה נקרא הכח החזק
או לעיתים כח הצבע
הכח הרביעי יוצר רדיואקטיביות
ונקרא הכח החלש
החלקיקים הוירטואלים היוצרים את השדות הללו
ושמשוחלפים בכל כוח
נקראים הבוזונים של גייג
.ולכל אחד מהכוחות יש את הבוזונים שלו
בגבולות מסויימים אנרגיה ומסה יכולה להיווצר מהכלום של הזמן-חלל
אך רק לשבריר שנייה
וככל שיש לחלקיקים הוירטואלים הללו יותר אנרגיה ומסה
הזמן שהם קיימים קצר יותר, לפני שהם חוזרים לחלקיק האם
בוזונים קלים יותר, יכולים להתקיים לזמן רב יותר
והם יכולים להתרחק יותר מחלקיק האם
לפני שהם חייבים לחזור
כך שטווח הכח קשור למסת הבוזון
הפוטון הינו בוזון של הכח האלקטרומגנטי
והגרביטון הוא הבוזון של הכבידה
שני החלקיקים חסרי מסה
ועל כן הטווח של הכוחות הללו בלתי מוגבל
הכוחות החזקים הם יותר מורכבים
המטען האחראי על הכח בין הקווארקים
מגיע בשלושה מצבים שונים
לא רק שניים כמו במטען חיובי ושלילי באלקטרומגנטיות
באנלוגיה לשלושת צבעי היסוד
אדום, ירוק וכחול
שלושת סוגי המטען בכוח החזק
נקראים מטען צבע
ונקראים כל אחד על שם הצבע: אדום, ירוק, כחול
מכיוון שתיאורית המטען נקראת אלקטרודינמיקה קוונטית
QED או
תיאורית הקווארקים נקראת כרומודינמיקה קוונטית
QCD או
מעניין לראות שכל החלקיקים הנראים הם לבנים
הצבע לעולם אינו נראה לעין
ומשום שהפרוטון ובני דודו הבריונים
לכל אחד מהם יש שלושה קווארקים
הצבע של הקווארקים חייב להיות אחד לכל אחד
אדום ירוק וכחול
אשר מתמזגים ללבן
ומייזונים  תמיד יהיו קווארק ואנטי קווארק בזוג
צבעם יהיה
אדום ואנטי אדום
או כחול ואנטי כחול
או ירוק ואנטי ירוק
קומבינציות הנותנות לבן
לכוח החזק חייב להיות הבוזון שלו
ומסתבר שיש שמונה
שמונה גלואונים שונים אשר נושאים את צבע הכח
ובניגוד לנשאי הכח האחרים
לגלואונים יש מאפייני צבע משלהם
ולכן מגיבים זה עם זה
בכל פעם ששני קווארקים מגיבים - החלפת גלואון
הם מחליפים צבעים
גם בגלל שגלואונים נמשכים זה אל זה
זה אפשרי שיהיה אוסף גלואונים
אשר נקרא  גלובל - כדור גלו
התגובות שנובעות מכח חלש
הן בעלות טווח קצר מאוד
השפעתם במרחב, קטנה יותר מקוטר של פרוטון
וזה מעיד על כך שחלקיקי הכח החלש
W Z הנקראים
הם מאוד כבדים
במרחק קטן מספיק ובאנרגיות גבוהות מספיק
לא ניתן להבדיל בין ארבעת הכוחות
בגלל שלא ניתן להבדיל בין חלקיקיהם
המודל הסטנדרטי של הפיזיקה
QCD מאחד
QED עם
ותיאורית הכח החלש
היא טוענת שיש שישה קווארקים
ושישה לפטונים
ושנים עשר בוזונים
ביחד עם האנטי חלקיקים שלהם
אך רק הקווארקים העליון והתחתון
האלקטרון
והנויטרינו הקל ביותר
הם מאוכלסים כיום
במודל הסטנדרטי
כל מערכת החומר והכוחות
למעט כבידה
מתוארת במספר משוואות פשוטות
ומאורגנת סביב עקרון בסיסי אחד
'הנקרא הסימטריה המקומית של גייג
...מדהים
?בסדר, עכשיו אתה רוצה להסביר לי את מה שאמרת מקודם לפני שבקשתי ממך להאט
בוודאי
בואו נחזור ללידת היקום
העניינים חמים, מאוד חמים
ודברים מתרחשים מהר, מאוד מהר
שבריר הזמן הקטן ביותר שאנחנו יכולים לדבר עליו
עשר בחזקת מינוס 43 שניות
הטמפרטורה היתה עשר בחזקת 32 מעלות
והצפיפות בלתי מתוארת
בשבריר השניה הז היה רק כח אוניברסלי אחד
ורק סוג אחד של חלקיק יסוד
אבל זה לא החזיק מעמד
בסוף שבריר שניה זה, הכבידה נפרדה מהקבוצה
בעשר בחזקת מינוס 35 שניות
הכח הגרעיני החזק עוזב גם הוא את הקבוצה
וזה מעורר את ההתפשטות
הארוע שגרם ליקום בשבריר שניה לגדול
מגודל קטן מאטום לגודל לא ידוע
התפשטות זו  וההתקררות שאחריו לעשר בחזקת 27 מעלות
אפשר לשישה סוגי קווארקים להיווצר
בעשר בחזקת מינוס 12 שניות ועשר בחזקת 15 מעלות
הכח החלש והמגנטיות נפרדו
וקיבלנו את ארבעת הכוחות הבלתי תלויים שאנו מכירים כיום
בנקודה זו ששת סוגי הלפטונים נוצרו, כולל האלקטרון
בעשר בחזקת מינוס 6 שניות - מליונית השניה
הקווארק העליון והתחתון יצרו פרוטונים ונויטרונים
כל הקווארקים הכבדים דעכו
כל הלפטונים הכבדים דעכו
כל האנטי חומר נעלם
ובזמן שהיקום היה בן שניה אחת
פרוטונים ונויטרונים כבר מתחברים זה לזה
ליצירת הגרעין האטומי הקל ביותר
סרטון זה תורגם בידי צוות אתר דווידסון אונליין
לסרטונים נוספים הכנסו לאתר דווידסון אונליין - מאגר מדע
www.weizmann.ac.il/
davidson/maagarmada
