5.15 המרה בין מסה לאנרגיה

דף הבית ／ פרק 5: חלקיקים מיקרוסקופיים (V5.05)

מסה היא אנרגיה אצורה. זוהי מעין קשר של סיבי אנרגיה המתחזק מעצמו בתוך ים האנרגיה. אנרגיה היא גלים הנעים בים הזה ומסתדרים לחבילות גלים קוהרנטיות. המרה בין מסה לאנרגיה פירושה או התרת הקשר לגלים או משיכת גלים לסיבים שנסגרים שוב לקשר. באותו סביבת טנזור יחס ההמרה קבוע. בין סביבות שונות יש לכייל מחדש את הזמן והאורך לפי הבסיס הטנזורי המקומי.

I. מקרים מהימנים של מסה אל אנרגיה קשר נהפך לגל

• השמדה של חלקיק ואנטי חלקיק
  כאשר אלקטרון פוגש פוזיטרון הזוג חוזר אל הים וכמעט כל האנרגיה האצורה יוצאת כשתי אלומות פוטונים. גם פירוקים של מזונים קצרי חיים פועלים כך. אנרגיית המבנה משתחררת כאור וכחלקיקים קלים.
• חזרה ממצבים מעוררים
  אטומים או מולקולות שהועלו על ידי גירוי חיצוני חוזרים למבנה חסכוני יותר באנרגיה ומשחררים את ההפרש כפוטונים. זהו הבסיס לספקטרוסקופיה יומיומית ולחומרי ההגבר בלייזרים.
• גרעין ואנרגיית קשר
  היתוך שוזר נוקלאונים פזורים למבנה יציב יותר שמסתו הכוללת קטנה יותר. אנרגיית הקשר משתחררת כניוטרונים קרינת גמא ואנרגיית תנועה של שברים. הביקוע משכתב מבנה מתוח מדי לשילוב קל יותר והעודף נהפך לתנועה וקרינה. כך פועלת אנרגיה גרעינית וכך מאיר השמש.
• פירוקים עתירי אנרגיה וסילונים
  חלקיקים כבדים נוצרים ומתפרקים במהירות. אנרגיית המבנה מועברת בערוצים מועדפים לרבים מחלקיקים קלים ולקרינה תוך מאזן אנרגיה סגור.

הליבה המשותפת
מבנה יציב או מטיביות נכתב מחדש והאנרגיה האצורה חוזרת כחבילות גלים קוהרנטיות וכחלקיקים קלים. כלומר קשר נפתח לגלים.

II. מקרים מהימנים של אנרגיה אל מסה גל נהפך לקשר

• יצירת זוג על ידי פוטון גמא סמוך לשדה קולון חזק
  פוטון גמא עתיר אנרגיה נלכד על ידי שדה של גרעין כבד ומומר לזוג אלקטרון ופוזיטרון. הקלט הוא אנרגיה אלקטרומגנטית. התוצאה היא חלקיקים ממשיים בעלי מסה במנוחה.
• יצירת זוג בשתי אלומות אור ובשדה חזק
  התנגשות חזיתית של שני פוטונים עתירי אנרגיה או צימוד של לייזרים רבי עוצמה לאלומות אלקטרונים אנרגטיות דוחפים את השדה המקומי מעבר לסף ויוצרים זוגות טעונים. התנגשויות שולי פריפריה של יונים כבדים במאיצים מראות זאת בבירור.
• ייצור חלקיקים כבדים במאיצים
  אנרגיית התנועה של האלומות נדחסת לנפח זעיר בזמן ובמרחב. לרגע נמשכים סיבים ונסגרים ונוצרים חלקיקים כבדים כגון בוזוני וי ו ז קווארק עליוני וחלקיק היגס המתפרקים במהרה. הקלט הוא אנרגיית תנועה ושדה. התוצאה היא מסה במנוחה משמעותית.
• הגברת רקע הוואקום לפוטונים ממשיים
  האפקט הקסימירי הדינמי והמרה פרמטרית מטה ספונטנית יכולים ליצור זוגות פוטונים מתואמים גם בלי אות מוזן בתדר הנדון. בהזנה חיצונית תנודות נקודת האפס עוברות סף והופכות לקוונטים ניתנים למדידה. אף שהמוצר הוא פוטונים ללא מסה במנוחה ההיגיון של אנרגיה אל קוונטים ניתנים לגילוי מקביל ליצירת זוגות.

הליבה המשותפת
הזנה חיצונית או סידור גיאומטרי מחדש מעלים את הטנזור ואת הקוהרנטיות המקומיים מעבר לסף נוקלאציה ולכן חצי קשרים חולפים וקצרי זמן נהפכים לקשרים ממשיים.

III. היקף ההסבר של הפיזיקה המודרנית

בשפת השדות ותנודות קוונטים הפיזיקה המודרנית חוזה במדויק הסתברויות התפלגויות זווית תפוקות ומאזני אנרגיה. זהו הישג הנדסי. מנגנון היגס מעניק פרמטריזציה למונחי המסה של חלקיקים יסודיים רבים. עם זאת בשאלות ציוריות כמו מה בדיוק מתנודד או מדוע הוואקום מתנודד כך המסגרת השלטת מעדיפה חישוב ופוסטולאט על פני מיפוי מנגנון חומרי וקל להמחשה. במילים אחרות התיאום והחישוב חזקים בעוד תמונת אופן הפעולה מודגשת פחות. זהו בחירה ולא שגיאה. החוקים מאורגנים באמצעות שדות מופשטים ודימויים חומריים נסוגים לאחור.

IV. מפת מנגנון מבנית של תיאוריית סיבי האנרגיה

בתיאוריית סיבי האנרגיה הים הוא תווך רציף שניתן למתוח או להרפות. הסיבים הם קווי חומר הנמשכים מן הים ויכולים להיסגר ללולאות.

• מסה אל אנרגיה החזרת סיבים לים
  כאשר תנאי הקיום העצמי נכשלים בעקבות אירוע חזק המשכתב את נוף הטנזור אובדן נעילת הפאזה או לחץ חיצוני גדול מדי הקשר משתחרר והאנרגיה האצורה נפלטת כחבילות גלים ההולכות במסלולים של חסם קטן. השמדה חזרה ממצב מעורר ושחרור אנרגיה גרעינית משתייכים למסלול זה.
• אנרגיה אל מסה משיכת סיבים ונוקלאציה
  כאשר שדות חיצוניים או גיאומטריה מרימים את הטנזור המקומי וההזנה נמשכת תוך שמירת נעילת פאזה הים מושך אנרגיה לסיבים ומנסה לסגור אותם. רוב הניסיונות נותרים כחצי קשרים קצרי חיים וחלקם עוברים את הסף והופכים לברי גילוי. זוגות מגמא זוגות משתי אלומות אור ומשדה חזק וייצור חלקיקים כבדים הם וריאציות של הזנה חיצונית הדוחפת חצי קשר מעבר לסף.
• החלפה וכיול
  באותה סביבה מסה ואנרגיה מוחלפות ביחס קבוע. במעבר בין סביבות יש לכייל את הזמן והאורך אל הבסיס הטנזורי המקומי. זהו קו שהודגש קודם.

מפת חומר זו מפרקת את השאלה מדוע ההחלפה אפשרית לשלושה עניינים מוחשיים. האם עברנו את הסף. כיצד מתרחשת התחברות מחדש. מהו המסלול בעל ההתנגדות המינימלית.

V. שתי לשונות זו לצד זו צמדי המחשה

• השמדת אלקטרון ופוזיטרון
  ההסבר השגרתי מציין כי חלקיקים בעלי מספרים קוונטיים מנוגדים מגיבים והאנרגיה יוצאת כפוטונים. לפי תיאוריית סיבי האנרגיה שני סיבים מלופפים בכיוונים מנוגדים מתיר אחד את רעהו. האנרגיה האצורה טנזורית חוזרת לים ונעה כמקבצים של אור.
• יצירת זוג מגמא סמוך לגרעין כבד
  ההסבר השגרתי מדבר על המרת פוטון גמא לזוג אלקטרון ופוזיטרון בשדה קולון חזק. לפי התיאוריה הגרעין מרים את הטנזור המקומי מעל סף הנוקלאציה ואנרגיית הגל של גמא נמשכת לסיבים ונסגרת לזוג ממשי.
• שתי אלומות אור ושדה חזק
  ההסבר השגרתי מדגיש צבירת אנרגיה מספקת או צימוד לא ליניארי. לפי התיאוריה שתי הזנות קוהרנטיות ננעלות בפאזה בנפח זעיר ודוחפות את הים לנקודת עבודה של משיכת סיבים. חצי קשרים חוצים סף וממשים.
• ייצור חלקיקים כבדים במאיצים
  ההסבר השגרתי קובע שאלומת אנרגיה דחוסה יוצרת חלקיקים כבדים המתפרקים מהר. לפי התיאוריה נולדת לרגע בועת טנזור גבוהה בנפח זמן מרחב מינימלי. סיבים עבים נמשכים בבת אחת נסגרים לקשרים כבדים ומתפרקים במהירות.
• האפקט הקסימירי הדינמי והמרה פרמטרית מטה ספונטנית
  ההסבר השגרתי מתאר שינוי תנאי שפה או שימוש בתווך לא ליניארי כדי להעצים תנודות ווקום לפוטונים ממשיים. לפי התיאוריה גבולות הים ומבנה המצבים משתנים במהירות נפתחים ערוצים הלוכדים ומגבירים חצי קשרים הנראים כזוגות פוטונים נספרים.

VI. סימני אצבע משותפים וברי בדיקה לשני הכיוונים

• מאזן אנרגיה סגור. מה פוחת מה גובר ולאן הולכת היתרה. עליו להיסגר ברמת האירוע וברמת המדגם.
• ספים ומדרונות. לנוקלאציה או לפירוק מבני יש הצתה ושינוי שיפוע מדידים העוקבים אחר הטנזור המקומי ועוצמת ההזנה.
• השתנות משותפת של קיטוב ופאזה. כאשר מסלולים או סביבה משנים טנזור מכוון משתנים יחד גם הקיטוב וקשרי הפאזה של התוצרים.
• העדפת ערוצים. מסדרונות בעלי חסם נמוך פולטים אור או יוצרים זוגות בקלות רבה יותר. התפלגויות מרחביות תואמות לגאומטריית הערוצים.

לסיכום

• הפיזיקה המודרנית כבר חוזה ומאמתת בדיוק גבוה את התופעות והמספרים של החלפת מסה ואנרגיה.
• תמונת היסוד של מהו הוואקום ומדוע אנרגיה נהפכת לחלקיקים עדיין מופשטת.
• תיאוריית סיבי האנרגיה מציעה מנגנון נראה ומבני. הים יכול למשוך סיבים וסיבים יכולים להיסגר לקשרים. מתחת לסף נראים חצי קשרים ורקע ומעל הסף מתגלים חלקיקים. קשרים שאיבדו יציבות מתירים ושבים אל הים.
• בתחומי חפיפה התחזיות חופפות. ההבדל הוא בהדגשת החומריות והתנגדות המסלול. המפה מאפשרת לקרוא כל ניסוי בצורה קונקרטית. איזו רצועת ים נמתחה. איזה מסלול היה חסכוני. איזה צעד עבר את סף הנוקלאציה. לכן אנרגיה נהפכת למסה ומסה נהפכת לאנרגיה.