תורת השדות הקוונטית
תורת השדות הקוונטית אומרת ששדות הם הבסיס לטבע. שדה הוא משהו שממלא מקום וזמן. חלקיקים הם "גלים קטנים" בשדה. שדות מסבירים חלקיקים וכוחות. חלק מהשדות עושים חומר. חלק אחרים עושים כוחות. חלקיק לא הולך דרך מסלול אחד בלבד. יש לו הרבה מסלולים אפשריים. צריך לסכם את כל המסלולים כדי לדעת מה יקרה. אלקטרון מו...
רנורמליזציה
רנורמליזציה היא קבוצת שיטות מתמטיות שמתקנות תשובות "אינסופיות" בפיזיקה. רנורמליזציה משמשת בתורות שמדברות על חלקיקים ושדות. חלקיקים הם דברים כמו אלקטרונים. שיטות אלה הופיעו קודם באלקטרודינמיקה קוונטית. מדענים כמו ריצ'רד פיינמן קיבלו פרס חשוב על זה. הרעיון הפשוט: לפעמים חישוב נותן ערך שלא נגמר. רגול...
פסקואל יורדן
פסקואל יורדן נולד ב-1902 ומת ב-1980. הוא היה פיזיקאי גרמני. עבד על מכניקת הקוונטים. מכניקת הקוונטים היא חוקי התנהגות של חלקיקים מאוד קטנים. הוא עזר לפתח מכניקת המטריצות. מטריצה היא טבלה של מספרים. יורדן גם חיבר רעיונות לתורת השדות הקוונטית. שדה כאן הוא משהו שממלא מקום, כמו שדה מגנטי. הוא הצטרף למפלג...
כימיה קוונטית
כימיה קוונטית משתמשת בכללים של פיזיקה קטנה כדי להבין חומרים. היא מסבירה איך אטומים ומולקולות מתנהגים. לפני המאה ה-20 מדענים גילו רעיונות חשובים. מקס פלאנק חשב שהאנרגיה ניתנת לחלקים קטנים. איינשטיין אמר שאור יכול להיות מורכב מחלקיקים קטנים שנקראים פוטונים. רעיונות אלה עזרו להבין כימיה ברמה קטנה. הא...
סטיבן ויינברג
סטיבן ויינברג (1933, 2021) היה מדען אמריקאי יהודי. ב-1979 קיבל פרס נובל לפיזיקה עם שני מדענים נוספים. הם הסבירו איך שני כוחות חשובים באטום קשורים זה לזה. כוח אלקטרומגנטי הוא הכוח שמושך וגורם לחשמל. הכוח הגרעיני החלש פועל בתוך חלקיקי האטום. ויינברג נולד ב-1933. למד בתיכון ברונקס למדעים וסיים תואר בק...
התאוריה של הכול
התאוריה של הכול היא רעיון לפיו יש חוק יחיד שמסביר את כל הטבע. הרעיון מנסה לשלב שני חלקים חשובים: תורת הקוונטים, חוקי החלקיקים הקטנים, ותורת היחסות של איינשטיין, חוקי הכבידה והחלל. חוקרים מצאו הרבה רעיונות במאה ה־20, אבל אף אחד לא הוכח נכון עד היום. פילוסופים ויצירתיות מדעית חיפשו אחידות בטבע במשך ...
אדוארד ויטן
אדוארד ויטן נולד ב-26 באוגוסט 1951. הוא מדען אמריקאי יהודי. הוא פיזיקאי עיוני. פיזיקאי עיוני פירושו מדען שחושב על רעיונות בפיזיקה. הוא עובד עם מתמטיקה קשה. זה נקרא פיזיקה מתמטית. ויטן גדל בבולטימור. אביו היה גם הוא פיזיקאי. הוא למד היסטוריה באוניברסיטת ברנדייס ופרסם מאמרים בעיתונות. אחר כך למד מתמט...
כבידה קוונטית
כבידה קוונטית היא ניסיון לחבר שתי תיאוריות חשובות בפיזיקה. תורת היחסות מתארת כבידה. מכניקת הקוונטים מתארת חלקיקים קטנים. יש ארבעה כוחות בטבע. הכבידה היא אחד מהם. בחלק מהתיאוריות מכניסים חלקיק שנקרא גרביטון. גרביטון הוא רעיון לחלקיק שמוביל את כוח הכבידה. בתורת הקוונטים דברים יכולים להיות בכמה מצב...
משפט ספין-סטטיסטיקה
ספין הוא תכונה של חלקיקים. אפשר לדמיין אותו כמין "חץ פנימי" קטן. יש שני סוגים של חלקיקים לפי הספין. פרמיונים הם חלקיקים עם ספין חצי. הם לא יכולים לשתף את אותו מצב מלא. זה נקרא חוק פאולי. לכן חומרים מסודרים בצורה מסוימת. בוזונים הם חלקיקים עם ספין שלם. הם יכולים להיות ביחד באותו מצב. זה גורם לפלאי...
פיזיקת חלקיקים
פיזיקת חלקיקים חוקרת את ה'בונה' הקטן של החומר. "חלקיק" הוא חתיכה מאוד קטנה של חומר או של אנרגיה. חלקיקים אלה לעיתים נראים כחלקיקים ולעיתים כגלים. זו תכונה של עולם הקוונטים. חלקיקים תת-אטומיים קטנים יותר מהאטום. דוגמאות פשוטות: אלקטרון, פרוטון, נייטרון. פרוטון ונייטרון עשויים מקווארקים. קווארק הוא ח...
גרביטון
גרביטון הוא חלקיק רעיוני שאולי נושא את כוח הכבידה. חלקיקים יסודיים הם חלקים שלא ניתן לפרק. מדענים מצאו שהכוחות האחרים נישאים על ידי חלקיקים. למשל, פוטון נושא אור וכוח חשמלי. לכן הם שואלים אם גם הכבידה יש לה חלקיק. אבל יש בעיה: לפי איינשטיין, הכבידה היא עיקום של המרחב. זה לא דומה לכוחות אחרים. לכן ...
המודל הסטנדרטי
המודל הסטנדרטי מסביר חלק גדול מעולם החלקיקים. הוא מתאר שלושה כוחות: כוח חזק, כוח חלש וכוח חשמלי (אלקטרומגנטי). המודל לא כולל את הכבידה. יש שני סוגי חלקיקים עיקריים: פרמיונים ובוזונים. פרמיונים הם חלקיקים של חומר. (הסבר: הם בעלי תכונה בשם ספין חצי.) דוגמאות: אלקטרון ונייטרינו. קווארקים בונים פרוט...
טכיון
טכיון הוא רעיון של חלקיק שאמור ללכת מהר ממהירות האור. "טכיון" מגיע מהמילה היוונית "מהיר". זהו רק רעיון תיאורטי. מדענים דיברו עליו מאז המאה ה-20. בכמה נוסחאות טכיון נראה מוזר. לפעמים אומרים שיש לו "מסה מדומה" (מספר דמיוני). מספר דמיוני זה סוג של מספר שאינו רגיל. זה רק דרך להסביר את הנוסחאות בלי לש...