What’s the smallest thing in the universe? - Jonathan Butterworth

תרגום: Ido Dekkers עריכה: Sigal Tifferet

If you were to take any everyday object, say a coffee cup, and break it in half,

אם הייתם לוקחים כל עצם יומיומי, נגיד כוס קפה, ושוברים אותו לשניים,

then in half again, and keep carrying on, where would you end up?

ואז שוב לחצי, וממשיכים כך, לאן תגיעו?

Could you keep on going forever?

האם תוכלו להמשיך לנצח?

Or would you find a set of indivisible building blocks

או האם תוכלו למצוא סט של אבני בניין בלתי ניתנות לחלוקה

out of which everything is made?

מהן הכל עשוי?

Physicists have found the latter- that matter is made of fundamental particles,

פיזיקאים גילו שאכן החומר עשוי מחלקיקי יסוד,

the smallest things in the universe.

הדברים הכי קטנים ביקום.

Particles interact with each other according to a theory called the “Standard Model”.

חלקיקים נמצאים באינטראקציה ביניהם לפי תאוריה בשם "המודל הסטנדרטי".

The Standard Model is a remarkably elegant encapsulation

המודל הסטנדרטי מתמצת באופן אלגנטי להפליא

of the strange quantum world of indivisible, infinitely small particles.

את העולם הקוואנטי המוזר של החלקיקים הבלתי נראים והקטנים ביותר.

It also covers the forces that govern how particles move,

הוא גם עוסק בכוחות שמושלים בתנועת החלקיקים,

interact, and bind together to give shape to the world around us.

בפעולתם ההדדית ובקשרים שביניהם, כדי לתת לעולם סביבנו את צורתו.

So how does it work?

אז איך זה עובד?

Zooming in on the fragments of the cup,

אם צופים מקרוב בחלקי הכוס,

we see molecules, made of atoms bound up together.

אנחנו רואים מולקולות, שעשויות מאטומים שקשורים יחד.

A molecule is the smallest unit of any chemical compound.

המולקולה היא היחידה הקטנה ביותר של כל תרכובת כימית.

An atom is the smallest unit of any element in the periodic table.

האטום הוא היחידה הקטנה ביותר של כל יסוד בטבלה המחזורית.

But the atom is not the smallest unit of matter.

אבל האטום הוא לא היחידה הקטנה ביותר של חומר.

Experiments found that each atom has a tiny, dense nucleus,

ניסויים גילו שלכל אטום יש גרעין זעיר ודחוס,

surrounded by a cloud of even tinier electrons.

שמוקף בענן של אלקטרונים זעירים אפילו יותר.

The electron is, as far as we know,

האלקטרון, עד כמה שאנחנו יודעים,

one of the fundamental, indivisible building blocks of the universe.

הוא אחד מאבני הבניין הבסיסיות, הבלתי ניתנות לחלוקה של היקום.

It was the first Standard Model particle ever discovered.

זה היה המודל החלקיקי הסטנדרטי הראשון שאי פעם התגלה.

Electrons are bound to an atom’s nucleus by electromagnetism.

האלקטרונים קשורים לגרעין האטום על ידי הכוח האלקטרומגנטי.

They attract each other by exchanging particles called photons,

הם מושכים זה את זה על ידי החלפת חלקיקים שנקראים "פוטונים",

which are quanta of light that carry the electromagnetic force,

שהם קוונטים של אור שנושאים את הכוח האלקטרו מגנטי,

one of the fundamental forces of the Standard Model.

אחד הכוחות הבסיסיים של המודל הסטנדרטי.

The nucleus has more secrets to reveal, as it contains protons and neutrons.

לגרעין יש עוד סודות, מאחר והוא מכיל פרוטונים וניוטורונים.

Though once thought to be fundamental particles on their own, in 1968

למרות שפעם אלה נחשבו לחלקיקים בסיסיים בפני עצמם, הרי שב-1968

physicists found that protons and neutrons are actually made of quarks,

הפיזיקאים גילו שהפרוטונים והניוטרונים למעשה עשויים מקווארקים,

which are indivisible.

שהם בלתי ניתנים חלוקה.

A proton contains two “up” quarks and one “down” quark.

הפרוטון מכיל שני קאוורקי "למעלה" וקווארק "למטה" אחד.

A neutron contains two down quarks and one up.

הניוטרון מכיל שני "למטה", ו"למעלה" אחד.

The nucleus is held together by the strong force,

הגרעין מוחזק על ידי הכוח החזק,

another fundamental force of the Standard Model.

כוח-יסוד נוסף של המודל הסטנדרטי.

Just as photons carry the electromagnetic force,

ממש כמו שהפרוטונים נושאים את הכוח האלקטרומגנטי,

particles called gluons carry the strong force.

החלקיקים שנקראים "גלואונים" נושאים את הכוח החזק.

Electrons, together with up and down quarks,

האלקטרונים, יחד עם קווארקי ה"למעלה" וה"למטה",

seem to be all we need to build atoms and therefore describe normal matter.

הם כנראה כל מה שאנחנו צריכים כדי לבנות אטומים, ולכן מתארים חומר נורמלי.

However, high energy experiments reveal that there are actually six quarks–

עם זאת, ניסויים עתירי אנרגיה מגלים שיש למעשה שישה קווארקים --

down & up, strange & charm, and bottom & top

"למעלה" ו"למטה", "מוזר" ו"קסום", ו"עליון" ו"תחתון"

- and they come in a wide range of masses.

-- ויש להם מגוון רחב של מאסות.

The same was found for electrons,

אותו הדבר התגלה באלקטרונים,

which have heavier siblings called the muon and the tau.

שיש להם אחים כבדים יותר שנקראים "מואונים" ו"טאו".

Why are there three (and only three) different versions

מדוע יש שלוש (ורק שלוש) גרסאות שונות

of each of these particles?

של כל אחד מהחלקיקים האלה?

This remains a mystery.

זה נותר בגדר תעלומה.

These heavy particles are only produced, for very brief moments,

החלקיקים הכבדים האלה מיוצרים, לרגעים קצרים בלבד,

in high energy collisions, and are not seen in everyday life.

רק בהתנגשויות עתירות אנרגיה, ולא נראים בחיים היום יומיים.

This is because they decay very quickly into the lighter particles.

זה בגלל שהם דועכים ממש מהר לחלקיקים קלים יותר.

Such decays involve the exchange of force-carrying particles,

דעיכות כאלו כרוכות בהחלפה של חלקיקים נושאי כוחות,

called the W and Z, which – unlike the photon – have mass.

שנקראים W ו-Z, שבניגוד לפוטון, יש להם מאסה.

They carry the weak force, the final force of the Standard Model.

הם נושאים את הכוח החלש, הכוח האחרון במודל הסטנדרטי.

This same force allows protons and neutrons to transform into each other,

אותו הכוח מאפשר לפרוטונים וניוטרונים להפוך זה לזה,

a vital part of the fusion interactions that drive the Sun.

חלק חיוני של פעולות ההיתוך שמניעות את השמש.

To observe the W and Z directly,

כדי להבחין ב-W וב-Z ישירות,

we needed the high energy collisions provided by particle accelerators.

נחוצות לנו התנגשויות עתירות אנרגיה שמספקים מאיצי חלקיקים.

There’s another kind of Standard Model particle, called neutrinos.

יש סוג נוסף של חלקיק של המודל הסטנדרטי, שנקרא "ניוטרינו".

These only interact with other particles through the weak force.

אלה פועלים על חלקיקים אחרים רק דרך הכוח החלש.

Trillions of neutrinos, many generated by the sun, fly through us every second.

טריליוני ניוטרינו, שרבים מהם נוצרו בשמש, עוברים דרכנו כל שניה.

Measurements of weak interactions found that there are different kinds of neutrinos

מדידות של ההשפעות החלשות גילו שיש סוגים שונים של ניוטרינו

associated with the electron, muon, and tau.

שמקושרים לאלקטרון, למואון ולטאו.

All these particles also have antimatter versions,

לכל החלקיקים האלה יש גם גרסאות אנטי חומר,

which have the opposite charge but are otherwise identical.

שיש להם מטען הפוך, ושפרט לכך הם זהים.

Matter and antimatter particles are produced in pairs in high-energy collisions,

חלקיקי חומר ואנטי חומר מיוצרים בזוגות בהתנגשויות עתירות אנרגיה,

and they annihilate each other when they meet.

והם מאיינים זה את זה כשהם מתנגשים.

The final particle of the Standard Model is the Higgs boson

החלקיק האחרון של המודל הסטנדרטי הוא בוזון היגס

– a quantum ripple in the background energy field of the universe.

-- אדווה קוואנטית בשדה האנרגיה שברקע של היקום.

Interacting with this field is how all the fundamental matter particles acquire mass,

אינטראקציה עם השדה הזה נותנת לכל החומר הבסיסי את המאסה שלו,

according to the Standard Model.

לפי המודל הסטנדרטי.

The ATLAS Experiment on the Large Hadron Collider

ניסוי ה"אטלס" במאיץ החלקיקים ההדרוני הגדול

is studying the Standard Model in-depth.

חוקר את המודל הסטנדרטי לעומק.

By taking precise measurements of the particles and forces that make up the universe,

על ידי מדידות מדויקות של החלקיקים והכוחות שיוצרים את היקום,

ATLAS physicists can look for answers to mysteries

פיזיקאי "אטלס" יכולים לחפש תשובות לתעלומות

not explained by the Standard Model.

שלא מוסברות על ידי המודל הסטנדרטי.

For example, how does gravity fit in?

לדוגמה, איך הכבידה משתלבת בו?

What is the real relationship between force carriers and matter particles?

מה היחס האמיתי בין נושאי הכוחות וחלקיקי החומר?

How can we describe “Dark Matter”,

איך אפשר לתאר "חומר אפל",

which makes up most of the mass in the universe but remains unaccounted for?

שמהווה את רוב החומר ביקום אבל עדיין לא הוסבר?

While the Standard Model provides a beautiful explanation for the world around us,

בעוד המודל הסטנדרטי מספק הסבר נפלא לעולם סביבנו,

there is still a universe’s worth of mysteries left to explore.

יש עדיין יקום שלם של תעלומות שנותר לחקור.