ציור מסתורי


מה רואים בציור הזה ?




התשובה

זהו צילום של התנגשות בין חלקיקי יסוד. הפסים הכתומים נוצרו לאורך מסלול התנועה של חלקיקים טעונים זעירים ומהירים. צילומים מעין אלו היו כלי המחקר העיקרי להכרת 'גן החיות החלקיקי' :
הכרת המגוון העשיר של החלקיקים היסודיים ותכונותיהם. היות וחלקיקים אלו זעירים מיכולת הראייה, אפילו עם המיקרוסקופים החזקים ביותר,
מנסים החוקרים לזהותם ע'י השפעתם על הסביבה: חלקיקים טעונים זעירים יכולים לגרום ליצירת בועות גז בנוזל אשר נמצא על סף רתיחה,
יכולים ליצור טיפות נוזל בגז הנמצא על סף התעבות וכ'ו. את החלקיקים עצמם לא רואים אבל את שובל הבועות (או הטיפות, או..) שהשאירו מאחוריהם ניתן לצלם. על מנת להבחין בין החלקיקים השונים מפעילים גם שדות מגנטיים הגורמים למסלול החלקיקים להיות מעגלי.
רדיוס המעגל מלמד את החוקרים על מסת ומהירות החלקיקים וכיוון הסיבוב מעיד על קוטביות המטען (מטענים חיוביים מסתובבים בכיוון הפוך לכיוון הסיבוב של מטענים שליליים).

התצלום המופיע בדף הפתיחה נוצר בעת שאנטי- פרוטון נכנס לתוך מיכל עם גז ניאון (אנטי- פרוטון הוא חלקיק הזהה בכל לפרוטון, למעט מטענו השלילי..
כאשר הוא מתנגש בפרוטון שניהם נעלמים ובמקומם מופיע פרץ אנרגיה, תופעה זו נקראת אניהילציה - 'איון' בעברית). החלקיק נכנס למיכל בתחתית הצילום ונע לעבר מרכז

הצילום. בערך במרכז הצילום ניתן לראות נקודה אשר ממנה יוצאים לכל הכיוונים מסלולי חלקיקים, בנקודה זו התנגש האנטי-פרוטון באטום ניאון.
התנגשות אנטי-חומר בחומר (אניהילציה/'איון') גורמת לפרץ אנרגיה אשר לעיתים קרובות מתבטא ביצירת חלקיקים חדשים.
על פי הקשר המפורסם של איינשטיין E = mc2 מסה יכולה להפוך לאנרגיה ואנרגיה יכולה להפוך למסה. במקרה של האנטי- פרוטון שלנו, התנגשותו באטום הניאון גרמה לביקוע האטום וליצירת אוסף של חלקיקונים הנקראים פיונים.
החלקיקים החיוביים בתמונה מסתובבים עקב השדה המגנטי נגד כיוון השעון, החלקיקים השליליים עם כיוון השעון. ניתן לזהות פיון חיובי הבוקע מנקודת ההתנגשות ונע בקשת בחלקו הימני של הצילום, חלקיק זה אינו יציב (כדרכם של רוב החלקיקים היסודיים,
למעט השלישיה המפורסמת פרוטון-אלקטרון-ניוטרון) וכעבור זמן קצר (בד'כ מסדר גודל של 10-8 שניות) הוא מתפרק.
בתצלום ניתן לראות שמהנקודה בה נעלם הפיון החיובי יוצא חלקיק חיובי אחר המבצע תנועה
ספירלית יפיפייה בחלקו העליון של הצילום. חלקיק זה הוא מיואון חיובי (בן דוד כבד מאוד של האלקטרון) אשר גם הוא אינו מאריך ימים ובסוף מסלולו הספירלי דועך לאנטי-אלקטרון ('פוזיטרון').

התצלום לקוח מתוך ?The Particle Explosion'\F. Close, M. Marten & C. Sutton, Oxford University Press, 1994, p.90. המתקן שבו נערך הצילום נקרא streamer chamber :
מיכל גז אשר מפעילים בתוכו לפרקי זמן קצרצרים שדות חשמליים גבוהים. במידה ובעת הפעלת השדה נמצא במיכל חלקיק טעון מתחיל תהליך של יצירת ברק (streamer).
היות והשדה מופעל לפרק זמן קצרצר, לא נוצר ברק מושלם אלא רק התחלה שלו, ניצוץ אשר ניתן לצילום. בעת שנע חלקיק טעון בתא נוצרים כך ניצוצות לאורך מסלולו וכך אנו מסוגלים להבחין בו.

חזרה