Physics4all

פיזיקת חלקיקים היא הענף בפיזיקה החוקר את המבנים הבסיסים של החומר והקרינה ואת התגובות ביניהם – למעשה התחום עונה על השאלה הבסיסית " מהו החומר"? חלק מהחלקיקים אינם מופיעים כלל במצב רגיל בטבע מכיוון שהם נוצרים ומתגלים רק כתוצאה מהתנגשויות אנרגטיות של חלקיקים אחרים לדוגמא בתוך מאיץ חלקיקים.

מהי פיזיקת חלקיקים?

פיזיקת חלקיקים מתרכזת בחקר של חלקיקים תת אטומים שהם החלקיקים המרכיבים את האטום עצמו, אלקטרונים ,פרוטונים וניטרונים. כמו כן, חוקרים חלקיקים המיוצרים על ידי שיטות של הקרנה ופיזור כמו הפוטון. החלקיק התת אטומי הראשון שנתגלה היה האלקטרון בשנת 1897, וככל שחלפו השנים גילו הפיזיקאים שישנם עוד עשרות אם לא מאות חלקיקי חומר אבל המרכיבים העיקריים שלהם הינם פחות או יותר קבוצה מגובשת שנודעת בשם "המודל הסטנדרטי".

המודל הרגיל של פיזיקת החלקיקים כולל בתוכו מספר מסוים של חלקיקים ולכל חלקיק קיים אנטי חלקיק. כאשר חלקיק נפגש עם האנטי חלקיק שלו הם עוברים תהליך שנקרא איון וכל המסה שלהם הופכת לאנרגיה. המודל הסטנדרטי מחלק את החלקיקים למספר קבוצות כאשר ישנם בוזונים שהם חלקיקים בעלי ספין שלם (0,1,2,), פרמיונים שהם חלקיקים בעלי ספין של חצי וכפולותיו (0.5,1.5 ).

הבוזונים הם החלקיקים נושאי הכוחות כמו לדוגמא הפוטון שהוא נושא את הכוח החשמלי והגלואונים נושאי

הכוח החזק. הפרמיונים נחלקים לשתי קבוצות: הקווארקים והלפטונים כאשר בכל קבוצה ישנם שישה חלקיקים המחולקים לשלושה דורות הנבדלים זה מזה במסה.

המודל הסטנדרטי כולל בתוכו כרגע שלושה כוחות יסוד בטבע- הכוח הגרעיני החזק, הכוח האלקטרומגנטי והכוח הגרעיני החלש.

כיצד חוקרים את פיזיקת החלקיקים?

תוצאות הניסויים בתחום מתקבלות כתוצאה משימוש במאיץ חלקיקים שהוא משנה המעצים את מהירותם של החלקיקים על ידי העברתם בשדות מגנטיים וחשמליים. הגברת המהירות נותנת אנרגיה קינטית בעוצמה גבוהה לחלקיקים וכך ניתן לבצע בהם מגוון ניסויים פיזיקאליים. עלותם של מאיצי החלקיקים גבוהה מאוד ולכן הם דורשים מימון ממשלתי רב וישנם מתנגדים רבים לכך הטוענים כי העלויות הגבוהות של מאיצי החלקיקים גורמים לכך שהכסף לא יופנה למחקרים אחרים במקום.