1.13: חלקיקים יציבים

דף הבית ／ פרק 1: תורת סיבי האנרגיה

הקדמה
חלקיק יציב איננו כדור זעיר ומוצק. זוהי תצורה עמידה הנולדת כאשר סיבי אנרגיה מוסדרים, נסגרים ללולאה וננעלים בתוך ים האנרגיה. כך החלקיק שומר צורה ותכונות לאורך זמן למרות הפרעות. אל החוץ הוא מושך ללא הרף את ים האנרגיה שסביבו, תופעה הנחווית כ־מסה, ובשל מגמתיות הכיוונים שלו הוא מותיר בסביבתו סידור מכוון של סיבים, תופעה הנחווית כ־מטען חשמלי וכ־מומנט מגנטי. בניגוד לחלקיק שאינו יציב, היציבות תלויה ב־סגירה גאומטרית מלאה, תמיכת מתיחה מספקת מן הרקע, דיכוי תעלות חילופי אנרגיה וב־קצב פנימי עקבי ומתואם עם עצמו.

I. כיצד הוא מופיע
חלקיק יציב צומח מתוך אין־ספור ניסיונות קצרים שנכשלו.

• הזנה — רק כאשר צפיפות הים גבוהה דיה יש חומר גלם שממנו ניתן למשוך סיבים ולחזור ולבדוק בדרכי ניסוי וטעות.
• שזירה ונעילה — סיבי אנרגיה אחדים מתעקמים, נשזרים ונאחזים בצורת חלל הולמת, וכך נוצרים לולאות סגורות ושלד הננעל הדדית.
• הידוק ונעילה — מתיחות הרקע מהדקת את הכול, ולכן ההפרעות הפנימיות מחזוריות בתעלה סגורה במקום לדלוף החוצה.
• מיון — רוב התצורות קורסות במהירות. מעטות בלבד עוברות את ספי הגאומטריה והמתיחה ונשארות נושאות את עצמן. במילים אחרות, חלקיק יציב הוא פתרון של גאומטריה ומתיחה ששרד בתוך ים של ניסיונות קצרים.

ההסתברות לכך שהפרעה לא יציבה תתפתח אל חלקיק יציב קטנה מאוד, « 10⁻⁶² ~ 10⁻⁴⁴ », ראו « 4.1 ». לכן לידתו של כל חלקיק יציב היא מאורע מקרי לאחר כמות בלתי נתפסת של כישלונות. מכאן גם נדירותם וגם טבעם הטבעי של חלקיקים אלו.

II. מדוע הוא נשאר יציב
ארבעה תנאים נחוצים, וחסרונו של כל אחד מהם מערער את היציבות.

• סגירה גאומטרית — לולאות חזרה ונקודות אחיזה מבטיחות שהאנרגיה זורמת בפנים ולא שוטפת החוצה.
• תמיכת מתיחה — משיכת הרקע שומרת את המבנה מעל הסף, ועל כן הפרעות זעירות אינן מסוגלות לפרקו.
• דיכוי דליפות — פתחים אל החוץ מצומצמים למינימום, ומחזור פנימי שולט.
• קצב פנימי עקבי — תדר לב פנימי יציב המתואם בטווח הארוך עם קצב הייחוס של מתיחות הרקע.

כאשר כל ארבעת התנאים מתקיימים יחד, החלקיק נכנס למצב מתמשך הנתמך במבנהו שלו. אם תנאי כלשהו נחלש, למשל במכת אנרגיה חזקה או בקפיצה פתאומית במתיחה, השלד מתרפה והחלקיק מחליק אל עבר פרוק המבנה ושחרור מנתוני גלים, ראו « 1.10 ».

III. אילו תכונות יסודיות מתגלות
התכונות נובעות מן המבנה עצמו.

• מסה — השזירה היציבה מושכת את ים האנרגיה באמצעות מתיחה, והדבר מתבטא ב־אינרציה וביכולת להכווין זרימות. מסה גדולה מרמזת על פקעת הדוקה יותר, שלד חזק יותר ועיצוב עמוק יותר אל החוץ.
• מטען חשמלי — אי־סימטריה כיוונית בפנים מותירה בחוץ העדפת סידור מכוונת, וזהו עיקרון המטען. כאשר עדפות מכיוונים שונים מצטברות, ניכרות משיכה ודחייה בקנה מידה גדול.
• מומנט מגנטי וסבסוב — כאשר מבנה מכוון סוגר הקפה סביב ציר לאורך זמן, עקב סבסוב פנימי או גרירה צדית מן התנועה, נוצרת סביבו תצורת כיוונים טבעתית שהיא השדה המגנטי והמומנט המגנטי.
• קווי ספקטרום וקצב — לולאות פנימיות מסוגלות לרזון ביציבות רק בקבוצה סופית של מקצבים, הניכרת כטביעות בליעה ופליטה מזוהות.
• קוהרנטיות וקנה מידה — תחום מרחב וזמן שבו המופע נשמר מסודר קובע אם החלקיק יכול לשיר במקהלה ועד כמה מקצבו תואם למערכות אחרות.

IV. כיצד הוא פועל עם סביבתו
המתיחה מכוונת את התנועה והצפיפות מזינה את התהליך.

• הליכה בעקבות מדרון המתיחה — בגרדיאנט של מתיחה חלקיקים יציבים ואינם יציבים נמשכים אל הצד המתוח יותר, ראו « 1.6 ».
• מקצב תלוי מתיחה — כאשר מתיחות הרקע גבוהה, הקצב הפנימי מאט. כאשר היא נמוכה, הקצב נעשה קל ומהיר יותר, ראו « 1.7 ».
• צימוד באמצעות כיוון — חלקיקים בעלי מטען או מומנט מגנטי מצמדים לאחרים דרך סידור מכוון של סיבים בסביבתם, וכך נוצרים כוחות משיכה ודחייה מכווני כיוון וכן מומנטים של כוח.
• חילוף עם מנתוני גלים — בהתרגשות או באובדן שיווי משקל חלקיק יציב פולט מנות הפרעה בעלות מאפיינים מוגדרים, כגון אור. מנגד, מנות מתאימות עשויות להיקלט וכך לכוונן או לדלג בין רמות בלולאות הפנימיות.

V. מחזור חיים בקיצור
היווצרות, שלב יציב, חילופים ומעברי רמה, פגיעה או תיקון, פרוק או נעילה מחודשת.

רוב החלקיקים היציבים עשויים להתקיים זמן רב מאוד בסקאלות זמן נצפות. עם זאת, באירועים עזים או בסביבות קיצון עלולים להתרחש

• אובדן יציבות — המבנה נפרם, הסיבים שבים אל הים, ואנרגיה וקצב נפלטים כמנות גלים.
• המרה — מעבר אל פתרון אחר של גאומטריה ומתיחה תוך שמירה על נשיאת עצמית, כלומר מעבר רמות בתוך אותה משפחה.

תהליך כליון בזוג כגון אלקטרון ופוזיטרון מובן כך. שתי תצורות בעלות כיווניות מראה משחררות את האחיזה באזור המגע, מניבות שחרור נקי של אנרגיית מתיחה שהייתה כלואה כמכלול של מנות גלים מאפיינות, והפקעת שבה אל ים האנרגיה.

VI. חלוקת תפקידים מול פרק « 1.10 »

• חלקיקים שאינם יציבים — קצרי חיים, רבים, צצים בכל מקום. בזמן קיומם הם מזינים את ים האנרגיה ב־טפטוף דק של מתיחה. לאחר מיצוע סטטיסטי מתקבלת תשתית כבידה בממדי ענק. בעת פרוק המבנה מנות גלים בלתי סדורות יוצרות רעש רקע אנרגטי.
• חלקיקים יציבים — ארוכי ימים, ניתנים לשיום, בני־מדידה חוזרת. הם מעצבים את חומר היומיום ומארגנים את המורכבות האלקטרומגנטית והכימית באמצעות כיווניות ולולאות. יחד הם אורגים רשת מתיחה אחודה. רעש הרקע מעניק קו בסיס, ואילו היציבות מקימה שלד.

VII. לסיכום
חלקיק יציב הוא מבנה הנושא את עצמו שבו סיבי אנרגיה נסגרים וננעלים בתוך ים האנרגיה.
מסה, מטען, מומנט מגנטי וקווי ספקטרום נובעים מן ארגון הגאומטריה והמתיחה.
חלקיקים יציבים וחלקיקים שאינם יציבים אורגים יחד את העולם הנראה — הראשונים יוצרים שלד, האחרונים מספקים רקע.