לשאלה ממה מורכבים פרוטונים או נייטרונים יש תשובה פשוטה לכאורה: קווארקים וגלואונים. עם זאת, כשמדובר ברכיב השלישי של האטומים, אלקטרונים, התשובה אינה פשוטה.
הסיבה לכך היא שככל שאנו יודעים, אלקטרונים הם חלקיקים בסיסיים. במילים אחרות, אין להם רכיבים קטנים יותר. זה לא משהו שניתן להוכיח באופן מוחלט, אבל זה בהחלט מה שהראיות הזמינות מציעות. זה מעלה את השאלה הקשה הרבה יותר של מה ההרכב של חלקיק יסודי, וכיצד הוא שונה בין אלקטרונים לאחרים?

המילה "אטום" מגיעה מיוונית ומשמעותה "שלא ניתן לחתוך", בהתבסס על הנחתו של הפילוסוף דמוקריטוס, שטען כי החומר חייב להיות מורכב ממשהו כה קטן שלא ניתן לחלקו עוד. כעבור 23 מאות שנים, גילינו שהעצמים שאנו מכנים "אטומים" אינם באמת אטומים במובן של דמוקריטוס, שכן הם כוללים לפחות שניים, ובמקרה של רוב היסודות פרט למימן, שלושה מרכיבים קטנים יותר.
כאשר הרכבם של הפרוטונים והנייטרונים התגלה, היה קל לחשוד שמדובר במצב של "צבים כל הדרך למטה", שבו נגלה עוד ועוד חלקיקים קטנים שמרכיבים כל רמה חדשה שאנו חושפים. למעשה, היו כאלה שיכלו לשקול זאת כהתנשאות לחשוב שהם חלק מהדור שגילה את החלקיקים הבסיסיים האמיתיים.
עם זאת, האלקטרונים התנגדו לרעיון של רגרסיה אינסופית; 125 שנה לאחר גילויים, אין כל סימן לקיומם של מרכיבים קטנים יותר בתוכם. ניסיונות למצוא חלקיקים שמרכיבים את האלקטרון כוללים הן התנגשויות בין אלקטרונים שמטרתן לבדוק אם משתחרר משהו, והן חיפוש מבנה פנימי ברמות אנרגיה גבוהות מאד. אף אחת מהשיטות הללו לא גילתה דבר בתוך האלקטרון.
בינתיים למדנו שאלקטרונים, כמו כל דבר קטן, הם גם חלקיקים וגם גלים.
כמה חלקיקים תאורטיים הוצעו כמרכיבי האלקטרון, אך הפיזיקה שעליה הם מבוססים אינה תואמת היטב את המודל הסטנדרטי של פיזיקת החלקיקים. למרות שמקובל לחשוב שהמודל הסטנדרטי אינו מתאר באופן מלא את המציאות, כאשר משערים את קיומם של חלקיקים שאינם נכללים בו, אופיו הבסיסי של האלקטרון אינו אחד מההיבטים שמעוררים ספקות נרחבים.
בהתחשב בכמה אלקטרונים קלים יותר מחלקיקים של גרעין אטום, זה לא כל כך מפתיע שהם לא מורכבים ממשהו קל יותר. אז, אם לאלקטרונים אין חלקיקים קטנים יותר שירכיבו אותם, האם יש איזשהו חומר בלתי ניתן לחלוקה שממנו הם נוצרים, איזו אלקטרוניה, אולי?
זהו השלב שבו נהיה קשה לדמיין (אפילו עבור אנשים שאין להם אפנטזיה). במקום להיות מורכבים מחומר כלשהו, פיזיקאים מתארים חלקיקים יסודיים כמעין עירור של שדה. במקרה של האלקטרון, כדי לסייע בהבנה, השדה הזה מכונה "שדה האלקטרון".
אינטראקציות של שדה זה עם שדות אחרים נותנות לאלקטרונים את תכונותיהם. לדוגמה, שדה היגס הוא שנותן לחלקיקים, כולל אלקטרונים, את המסה שלהם (אם כי גם טענה זו לא מדוייקת). תיאור משהו כעירור של שדה אינו תשובה מספקת במיוחד עבור מי שאינם פיזיקאים. למרבה הצער, או אולי למרבה המזל, היקום לא באמת עושה דברים למען שביעות הרצון שלנו, וזה התיאור הכי טוב שיש לנו.
מקורות:
קטעים מ- ?What Are Electrons Made Of מאת IFLScience שנכתב ע"י: Stephen Luntz.
קטעים מ- What are Electrons Made Of? Delving into the Fundamental Building Blocks of Matte מאת esfr.ca שנכתב ע"י: Vender Womder.
קטעים מ- Ask Ethan: What Is An Electron? מאת Forbes שנכתב ע"י: Ethan Siegel.
Comments