הדואליות של גל-חלקיק נחשבת לאחת מהתופעות המסתוריות ביותר בפיזיקה קוונטית. האם האלקטרון הוא גל או חלקיק? התשובה, לפחות לפי התפיסה המקובלת, תלויה באופן התצפית. אולם גישה חדשה מציעה אלטרנטיבה פורצת דרך: במקום להתמקד בשאלת התיאור, יש להבין את מבנהו הפיזי של האלקטרון מחדש.
האלקטרון כמערבולת סופר-זורמת
המודל החדש מבסס את קיומו של האלקטרון על מערבולת בלתי-סיבובית בתוך ואקום סופר-זורם. במבנה זה, האלקטרון חדל להיות נקודה חסרת מימדים, ומקבל גיאומטריה ברת תיאור. שדה מגנטי תלת-ממדי מתארגן סביב המערבולת, ויוצר תנע זוויתי, תכונה מגנטית ותדר סיבוב קבוע.
המערכת מאוזנת בזכות אינטראקציה בין כוחות מגנטיים ואלקטרוסטטיים, המקיימים לולאות משוב שמייצבות את המבנה. תיאור זה מאפשר לראשונה גזירה של מאפיינים כמו רדיוס, תדר זוויתי ואנרגיה, המתאימים בדיוק לערכים של קבועים פיזיקליים מוכרים כמו אורך הגל של קומפטון.
התנועה הסלילית והקישור לתורת דה-ברויי
על פי המודל, אלקטרון נע הוא יצור תלת-ממדי המשלב תנועה פנימית סיבובית עם תנועה חיצונית קווית. התוצאה היא מסלול הליקס תלת-ממדי, ש”המשרעת” שלו מקבילה לאורך הגל של דה-ברויי. תנועה זו, שמוסברת באמצעות השפעת מגנוס, יוצרת את הקשר בין הגל לבין החלקיק.
תדר הסיבוב של האלקטרון מתקבל פעמיים: גם דרך חישוב אנרגטי לפי תורת פלאנק, וגם מהגיאומטריה של המערבולת. ההתאמה בין השניים מחזקת את תקפות המודל. יתרה מזאת, פקטור לורנץ שמופיע בתורת היחסות מקבל כאן ביטוי גיאומטרי ברור – כיחס בין התנועות הפנימיות והחיצוניות של המערבולת.
הבדל בין אורך הגל של קומפטון לזה של דה-ברויי
הגישה החדשה מבחינה בין שני סוגי אורכי גל: אורך הגל של קומפטון נובע מהיקף הסיבוב הפנימי של המערבולת, והוא קבוע; לעומתו, אורך הגל של דה-ברויי נובע מהמשרעת של ההליקס, והוא משתנה כתלות במהירות התנועה. הבחנה זו מאפשרת ליישב את הסתירות ההיסטוריות בין שני המודלים.
לסיכום, המודל המערבולתי של האלקטרון מציע פרדיגמה חדשה בפיזיקה: במקום להיאבק בין תיאור גל לתיאור חלקיק, יש להבין את האלקטרון כמבנה פיזי ממשי של מערבולת סופר-זורמת. כך ניתן להסביר תכונות קוונטיות רבות באמצעות חוקים קלאסיים. גישה זו, אם תאומת בניסוי, עשויה לפתוח פתח להבנה עמוקה יותר של תופעות כמו מנהור קוונטי, מוליכות על ואפילו ניסויי שני הסדקים. העתיד של הפיזיקה אולי טמון במערבולת אחת קטנה.
