מדע בישראל תשס"ד

החלק הראשון של הכתבה

9. הינע באמצעות הריק

הפיזיקאי אלכסנדר פייגל ממכון וייצמן למדע הציע דרך להניע עצמים קטנים באמצעות אנרגיית הריק. מקובל כיום כי גם החלל הריק מכיל אנרגיה, המכונה "אנרגיית ריק", והיא מתאפשרת על ידי מכניקת הקוונטים. הרעיון מתבסס על התנע של פוטונים וירטואליים – נושאי הכוח האלקטרומגנטי. ניתן לראות שדה אלקטרומגנטי כ"ים" של פוטונים וירטואליים.

פייגל טען כי עצם הטובל ב"ים" הזה יקבל תנע מהפוטונים הווירטואליים, וכיוון התנע יהיה תלוי בכיוון השדה. הטענה שקולה למעשה לאמירה כי לריק יכול להיות תנע, אשר יועבר לגופים הנמצאים בו. ראוי לציין כי אין בכך משום סתירה לחוקי שימור התנע והאנרגיה. זהו רעיון העשוי להועיל ביישומים המערבים כמויות קטנות מאוד של חומר.

אם הניסוי יצא לפועל, לא תהיה זו הפעם הראשונה שבה הומרה אנרגיית הריק לכוח שניתן למדוד אותו. הדבר כבר נעשה בהתבסס על תופעה המכונה אפקט קזימיר. אפקט קזימיר מתבסס על העובדה שהחלל הריק רוחש אנרגיה: מציבים שני לוחות מקבילים וסמוכים זה לזה, דבר הגורם להתאבכות הורסת של חלק מאורכי הגל של הספקטרום האלקטרומגנטי ברווח בין הלוחות. לכן "לחץ הקרינה של הריק" מחוץ ללוחות, שם מתקיימים כל אורכי הגל, קטן מהלחץ ביניהם, וכוח משיכה ניתן למדידה פועל בין הלוחות.

10. מחלות מוח ניווניות

ניסויים ראשוניים – עד כה רק בעכברים – נערכו בחומר חדש המונע נזקי רדיקלים חופשיים לתאים. דפנה אטלס מהאונ' העברית, דניאל אופן מאונ' ת"א ואלדד מלמד מהמרכז הרפואי רבין פיתחו חומר המכונה 4AD לצורך טיפול במחלות מוח ניווניות. בתחילת המחקר פותחו מספר חומרים, שנועדו להיות קרובים מבחינה כימית לחומרים הטבעיים המגינים על התאים מפני נזקי החימצון.

מבין קבוצת החומרים הללו, AD4 עבר מבדקי רעילות ונמצא לא-רעיל לחלוטין. החומר חודר למוח דרך המחיצה המפרידה בינו לבין שאר הגוף, ואז אל תוך התאים, ומנטרל שם רדיקלים חופשיים, שלהם כנראה חלק בגרימת מחלות מוח ניווניות כמו אלצהיימר, טרשת נפוצה ופרקינסון. בניסויים שנערכו בעכברים, אשר מגלים סימפטומים דומים לאלה של בני אדם, נמצא כי החומר החדש גורם למיתון תסמיני המחלה ולירידה בכמות האנזימים אשר הורסים את דפנות התאים הפגועים.

11. שיפור למיקרוסקופ אלקטרונים

החברה הישראלית קוואנטומיקס (QuantomiX), שהוקמה על-ידי אנשי מכון וייצמן למדע, הציגה בכנס ביו-טק שהתקיים במאי 2004 שיפור למיקרוסקופ אלקטרונים: כעת ניתן לצפות בעזרת מיקרוסקופ אלקטרונים גם בדוגמה רטובה, דבר המהווה שיפור מהותי לחוקרים במדעי החיים.

מיקרוסקופ אלקטרונים "צופה" באמצעות קרן אלקטרונים ולא קרן אור, וכך מושג כושר הפרדה (רזולוציה) גבוה יותר. על מנת שלא להפריע למעבר האלקטרונים, צריכה הדגימה להמצא בוואקום, ולכן מתאים המיקרוסקופ רק לדגימות מוצקות. עד כה נאלצו חוקרים לייבש את הדגימות שלהם ולצפות אותן על מנת שישמרו על צורתן בתהליך הצפייה, וכך שינו את תכונותיהן.

החברה הציגה קופסית (קפסולה) העשויה מממברנה דקה וחזקה, שקופה לקרן האלקטרונים של המיקרוסקופ. הדוגמה הרטובה מאוכסנת במצבה הטבעי בקופסית, אשר הינה חזקה מספיק כדי לעמוד בהפרש הלחצים שבין תוכנה לבין סביבת הוואקום של המיקרוסקופ.

החומר ממנו עשויה הקופסית פותח דווקא במסגרת מחקרים בתחום המוליכים-למחצה. ליישום זה שימושים רבים, ואחד מהם, שהביא לשיתוף פעולה עם המכון לחקר השמנת-יתר בבוסטון, קשור למדידת גודלם של חלקיק שומן בכלי הדם.

12. צילום תת ימי משופר

יואב שכנר וניר קרפל מהטכניון פיתחו שיטה לצילום תת מימי, המאפשרת חדות רבה יותר מבעבר ואומדן מרחקים מתחת למים. השיטה מתגברת על ההפרעה האופטית שיוצרים המים על ידי שילוב של אמצעי פיזיקלי – מסנן מיוחד המחובר למצלמה – ותיקון באמצעות אלגוריתם מתמטי. לשיטה זו פוטנציאל לסייע לעוסקים במחקר תת-ימי, במיפוי ובתחזוקת מבנים תת-מימיים.

לא לשימוש כוכב הלכת הכחול

12. מה עושים עם ירידת קרינת השמש 

חוקרים ממכון וולקני בבית דגן, בראשות ג'רי סטנהיל היו בין הראשונים שזיהו מגמה גלובלית: עוצמת קרינת השמש המגיעה לפני כדור-הארץ (בטווח רחב של אורכי גל) ירדה בשנים האחרונות. בישראל היתה ירידה של כ-20% בעוצמת הקרינה במהלך חמישים השנים האחרונות.

החוקרים הישראלים הציגו את תוצאות מחקרם בכנס שערכו החברות לגיאופיזיקה של ארצות הברית וקנדה בחודש מאי 2004, במונטריאול שבקנדה. הממצאים מרחבי העולם מצביעים על כך שמדובר במגמה כלל-עולמית, אם כי לא ברור מהם ממדי התופעה.

מאחר שהמדידות מתבצעות על פני פרקי זמן של שנים, ייתכן שהבדלים באיכות ביצוע המדידה מעוותים את הנתונים. גם אם ישנם פגמים כלשהם במדידה, ניכר כי מדובר בתופעה עולמית: ברוסיה נצפתה גם כן ירידה של כ-20% בעוצמת הקרינה; בהונג-קונג היתה ירידה בשיעור של 37% , בעוד באזורים אחרים בעולם מגיעה הירידה רק ל-10 אחוזים.

הסיבות לירידה בעוצמת הקרינה אינן מובנת במלואן, אך משערים שהסיבה היא זיהום האוויר, אשר מפריע למעבר קרני השמש דרך האטמוספירה ומשנה את תכונות העננים. קיים חשד כי התחממות כדור הארץ, היוצרת אידוי מוגבר ולכן עננים סמיכים יותר, גם היא בין גורמי התופעה. הסיבה אינה קשורה לשמש עצמה, אשר עוצמתה, הנמדדת על-ידי לוויינים, לא עברה כל שינוי.

13. לייזר לגילוי פצצות וסמים

החברה הישראלית ITL המתמחה בייצור מערכות אופטיות בעבור גופים בטחוניים ברחבי העולם, פיתחה אב טיפוס של מכשיר המשתמש בקרן לייזר לצורך זיהוי של חומרי נפץ וסמים ממרחק. המכשיר מתבסס על ספקטרומטריה, המשמשת גם לזיהוי החומרים הנמצאים בכוכבים מרוחקים. קרן הלייזר, אשר אינה מזיקה לאדם, פוגעת באובייקט או באדם הנבדק, אשר יכול להמצא במרחק של כמה מטרים או עשרות מטרים מהמערכת.

פגיעת הקרינה בחומרים הכימיים גורמת להם לפלוט בחזרה קרינה בתדירויות ייחודיות הנקלטות על ידי המערכת ומאפשרות זיהוי של חומרים מסוכנים אשר דבקו בגוף הנבדק. טכנולוגיה זו תוכל להוות תחליף אוטומטי ומהיר לבדיקה הביטחונית הידנית המקובלת כיום. בנוסף לשימושים הביטחוניים, ניתן יהיה להשתמש במתקן לבדיקת הרכבם של חומרים לשימושים אזרחיים שונים, כגון תרופות.

14. אריזות דוחות חרקים

שיתוף פעולה בין חוקרים ממכון וולקני, חממת משגב וחברת "ביו-פּאק" הביא לפיתוח שימושי בתעשיית המזון: אריזות דוחות חרקים. החומר הדוחה מופק מתמצית צמחית שאינה מזיקה לבני-אדם, אך דוחה את החרקים העלולים לחדור לתוכן האריזה במהלך האחסון.

ראשיתו של הרעיון במנהגם של חקלאים כפריים לפזר עלים ופירות של אזדרכת בקרבת התבואה, על מנת לשמור עליה ממזיקים. פאדל מנסור ושלמה נבארו ממכון וולקני מצאו כי תמציות של צמחים רבים אחרים, מלבד אזדרכת, יכולים לשמש לדחיית חרקים שונים.

הצמחים המשמשים לייצור תעשייתי של האריזות מופקים מצמחים אכילים ואינם רעילים לאדם. תמציות הצמחים מוחדרות לחומר הפלסטי ממנו עשויות האריזות, מבלי לפגום בתכונות הרצויות של התמצית. גודל השוק הפוטנציאלי נאמד על ידי החברה בעשרות מיליארדי (!) דולרים.

15. הקשר בין הרעש לחומר

עדי שמיר וערן טרומר ממכון וייצמן למדע מצאו קשר בין הרעשים שמשמיע המחשב בשעת עבודתו לתוכן החומר המעובד: מעבדיהם של מחשבים המבצעים הצפנה משמיעים צלילים שבאמצעותם ניתן לקבל מידע על אודות החומר המוצפן. תיאורטית, יכול הדבר להקל משמעותית על מי שינסה לפרוץ למחשב לצורך השגת מידע רגיש.

מדובר בצלילים גבוהים שמשמיע המעבד, שניתן להפרידם בקלות מרעשים אחרים, כגון רעש המאוורר שבגוף המחשב. מפתחות הצפנה שונים מתאפיינים בתדירויות צליל שונות, ומחרוזות תווים באורכים שונים משתקפות בצלילים בעלי משכים שונים, בשל הזמן השונה הדרוש להצפנה.

זו אינה הדרך הבלתי-שגרתית היחידה לדליית מידע רגיש ממחשבים: ידוע כבר כי ניתן לשחזר, לפחות חלקית, את המוצג על גבי מסך המחשב באמצעות החזרת האור מהקיר שמאחורי המסך, או מעקב אחר הקרינה האלקטרומגנטית שפולט המסך.

16. זיכרון גורלי

שיתוף פעולה בין חוקרים מאוניברסיטאות ת"א, בר אילן וקולומביה הוביל לזיהוי מנגנון הקשור להיווצרות זיכרון לטווח ארוך. מקובל כיום כי למידה כרוכה ביצירת צמתים עצביים (סינפסות) חדשים בין תאי עצב. מלכה כהן-ערמון גילתה לפני מספר שנים כי גירוי חשמלי לקרומיות תאי עצב בקליפת המוח מעורר מיידית ריאקציה (polyADP-ribosylation) בגרעין התא, כמנגנון אזעקה במקרה של פגיעה בתא, המאפשר לחשוף את הדנ"א לחלבונים המבצעים תיקון לנזקים שנגרמו לו.

בעבודה מאוחרת יותר עם ג'יימס שוורץ מאונ' קולומביה גילתה כהן-ערמון כי תהליך זה קשור גם לבניית זיכרון לטווח ארוך – שם ככל הנראה נחשף הדנ"א והופך לנגיש לצורך שעתוק, הדרוש לבניית הצמתים העצביים החדשים. המחקר נמשך בארץ עם חוקרים מאונ' תל אביב ובר אילן שביצעו ניסויים ב"ארנב הים", חילזון ימי המשמש במחקרים בנושאי למידה וזיכרון.