מאז גילויו של הפוטון בראשית המאה ה־20, הוא נחשב ליחידת האור הבסיסית – חסר מסה, חסר מטען, חסר מבנה – אך עם השפעה אדירה. הוא מעורב בכל תהליך של ראייה, קרינה, תקשורת אלקטרומגנטית ואפילו פוטוסינתזה. על אף מרכזיותו בפיזיקה ובחיי היום־יום, שאלות מהותיות נותרו פתוחות: האם לפוטון יש גודל כלשהו? האם הוא באמת חסר צורה או מבנה פנימי?
ד”ר נאדר בוטו פורש תיאוריה חדשה ומעמיקה השואבת השראה מהידרודינמיקה, מכניקת הקוונטים ופיזיקת הוואקום – תיאוריה שמציעה הסתכלות מהפכנית על מהו באמת פוטון.
הריק שלא היה ריק מעולם: תכונותיו של הוואקום הקוונטי
אחת מאבני היסוד של התיאוריה היא ההנחה שהוואקום – אותו “חלל ריק” בין חלקיקים – אינו ריק כלל. בעידן הפיזיקה הקוונטית, התגלה כי הריק מלא באנרגיה סמויה הנקראת “אנרגיית אפס”, והוא מתנהג כמו נוזל סופר־זורם – חסר חיכוך, בעל מוליכות תרמית גבוהה מאוד, ואפילו עם תכונות אלסטיות.
בהתבסס על זה, מציע ד”ר בוטו לראות את הוואקום כ”ים בלתי נראה”, שבתוכו נוצרות מערבולות זעירות – בדיוק כמו בים רגיל – והן הבסיס לחלקיקים יסודיים כמו האלקטרון, הפרוטון והפוטון.
היווצרות הפוטון: מערבולת ביקום בראשיתו
המודל החדש מתאר את היווצרות הפוטון לא כתוצאה של פליטת אנרגיה רגעית, אלא כתופעה הידרודינמית מתמשכת. לפי המודל, בתחילת היקום – בתקופה הנקראת “עידן הפוטונים” שהתרחשה שניות ספורות לאחר המפץ הגדול – נוצרו שינויים קיצוניים בצפיפות ובזרימת האנרגיה בוואקום.
שינויים אלה הובילו ליצירת מערבולות יציבות הקרויות מערבולות קידה (Kida vortices) – תופעה הידועה בפיזיקת זורמים – אשר קיבלו צורה של אליפסה מסתובבת. עם הזמן, ובעקבות השפעות של כוחות קוריוליס, התעצבו אותן מערבולות לצורה תלת־ממדית של ספרואיד (כדור מוארך), וזהו הפוטון כפי שמציע המודל: גוף סגור, ספירלי, בעל מבנה עקבי ואנרגיה שמורה.
המבנה הפנימי של הפוטון: גודל, נפח וסיבוב כפול סביב עצמו
המודל מתאר את הפוטון כבעל שני סיבובים בו זמנית:
- סיבוב רוחבי (טרנסברסלי) – סביב הציר הארוך של הספרואיד, מייצר את “אורך הגל של קומפטון”.
- סיבוב אורכי (לונגיטודינלי) – סביב הציר הקצר של הפוטון, מייצר את “אורך הגל של דה ברויי”.
שני הסיבובים יחד יוצרים תנועה סלילית (הליקס) המתקדמת במהירות האור. כלומר, האור עצמו – הגל האלקטרומגנטי שאנחנו קולטים בעיניים – אינו תופעה מופשטת אלא תוצאה של סיבוב פיזי ממשי במרחב.
יתרה מכך, הגודל של הפוטון אינו קבוע. פוטון של אור ירוק, לדוגמה, הוא בעל רדיוס של כ-3.8×10⁻⁸ מטר, בעוד שפוטון של קרני גמא הוא קטן בהרבה. בכך קובע המודל יחס ישיר בין תדר (צבע) האור לגודל הפוטון – תובנה מהפכנית ששונה מהתפיסה הקלאסית לפיה לפוטון אין גודל כלל.
מדוע הפוטון חסר מטען חשמלי?
שאלה נוספת אותה מנסה לפתור המודל היא: מדוע הפוטון חסר מטען חשמלי? במודלים אחרים, חלקיקים טעונים הם מערבולות פתוחות – כלומר שואבות אנרגיה מהוואקום. הפוטון, לעומת זאת, מוגדר כמערבולת סגורה, שאינה שואבת ואינה פולטת דבר. לכן הוא אינו יוצר שדה חשמלי בעצמו – ואין לו מטען.
ובכל זאת, הפוטון מגיב לשדות חשמליים ויוצר אינטראקציות – באמצעות הספין והמסלול ההליקלי שלו, מה שמחזק את תפקידו כ”נשא” של הכוח האלקטרומגנטי בפיזיקת החלקיקים.
לסיכום, המודל החדש של ד”ר נאדר בוטו לא רק מציע תיאור חדש לפוטון, אלא גם פותח פתח להבנה מעמיקה יותר של טבעו של האור, מקור החומר, ואפילו הגבולות של מהירות האור.
לפי מודל זה, הפוטון הוא ישות פיזיקלית ממשית, בעלת מבנה יציב ותכונות הידרודינמיות ברות מדידה – ולא רק רעיון מתמטי מופשט. השלכות המודל עשויות לחולל שינוי בדרך בה אנחנו תופסים את המציאות, גלי האור, אנרגיה קוונטית ואפילו רפואת תדרים.
