"חוקרים פרטיים": כשהאלקטרון הוא קצת קיבוצניק וקצת דתי

ד"ר יכין עברי (משמאל) מחזיק עם חוקרים מקבוצתו בצילום (מוגדל) של שורות של אטומים שפועלים יחדיו בחומר המשמש להדמיית אולטרה-סאונד. צילום האטומים מסייע לד"ר עברי להבנת ההתנהגות המשותפת של האלקטרונים ולפיתוח התקנים בגודל ננו מטרי המבוססים על התנהגות ייחודית זו

מיזוג התרבויות במדינת ישראל מאפשר לנו לראות שתי צורות מעניינות של "ביחד". מצד אחד, המודל הייחודי של הקיבוץ, החילוני והקומוניסטי במהותו, מבוסס על שותפות ואחווה - קולקטיב שפועל יחד ליצור משהו גדול. מצד שני, הדת היהודית דוגלת גם היא ב"ביחד" - נדרש ציבור בשביל להתפלל, לפחות קולקטיב של עשרה משתתפים, מניין, ואף הדת המוסלמית מקדשת את יום שישי, יום אל-ג'ומעה ודורשת ביום זה תפילה בציבור. בכדי להבין מה זה "ביחד", צריך לראות מה קורה בדיוק בגבול שבו יש מספיק אנשים שניתן להתייחס אליהם כאל "ציבור" או קולקטיב. כשמספר האנשים קטן מגבול זה, לא ניתן כבר לקיים את השותפות של הקיבוץ או את המניין בבית הכנסת.

חוקרים פרטיים - הכתבות הקודמות

מסתבר שבדיוק כמו שאנשים לפעמים יוצרים קולקטיב שפועל ביעילות להשגת מטרה שקשה להגיע אליה בתור בודדים, כך קיימים חומרים בטבע שמתנהגים באופן דומה. אם ניזכר במה שאמרו לנו בבית הספר ובמה נוהגים להביא כדוגמה בתחום הזוגיות - האלקטרונים, שהם החלקיקים בעלי המטען השלילי שמסתובבים סביב גרעין האטום, דוחים זה את זה, ובוודאי שלא פועלים יחדיו. אבל יש כמה חומרים נדירים שבהם האלקטרונים פועלים יחדיו. זה קורה בחומרים עם המוליכות החשמלית הכי טובה, ובחומרים עם הבידוד החשמלי הכי טוב - ממש כמו שה"ביחד" בארץ מופיע במקומות מנוגדים: חילוני-דתי.

מאז שהכרתי בקיומו של ה"ביחד" באלקטרונים, עניין אותי להבין כיצד מתחילה התופעה, כלומר כיצד החומר מתנהג סביב הגבול שבו קיימים מספיק אלקטרונים שמסוגלים לאפשר את ההתנהגות הקולקטיבית, ועניין אותי גם לרתום תופעה זו לשם פיתוח טכנולוגיות חדשות. מהר מאוד הבנתי שהמשימה שלי דורשת גישה רב תחומית שמשלבת את הבנת החומר, ההתנהגות הפיזיקלית שלו ואף את הפן ההנדסי שמאפשר לנו ליישם את השליטה באלקטרונים בטכנולוגיות חדישות.

ד"ר יכין עברי

לכן, לאחר שהשלמתי בארץ תואר ראשון ושני בתחומי הפיזיקה והחומרים, עברתי לאוניברסיטת קיימברידג' שבאנגליה לבצע את מחקר הדוקטורט בתחום הננו טכנולוגיה. משם, המשכתי למכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס בארצות הברית לשם השלמת פוסט-דוקטורט ולאחרונה ניתנה לי ההזדמנות לחזור ארצה ולהוביל קבוצת מחקר בטכניון. מעבר לאלקטרונים, גם את אשתי הכרתי במהלך הלימודים, בתואר הראשון, ומאז גם אנחנו ביחד.

אבל למה זה מעניין אם האלקטרונים פועלים "ביחד"? התכונות החשמליות של חומרים נובעות לרוב מהתנהגות האלקטרונים שבהם. כשהאלקטרונים מגיבים יחד לגירוי חשמלי חיצוני, האות החשמלי חזק יותר מאשר בחומרים שבהם האלקטרונים פועלים באופן עצמאי. לכן, במכשיר האולטרה-סאונד שאותו כולנו מכירים, גל קול שחוזר מרחם של אישה הרה מרעיד את האטומים והאלקטרונים בגלאי בהתאם לצפיפות החומר שבו הוא נתקל בדרך, כך שהאות שנוצר מאפשר לנו 'לראות' את העובר.

גם מכשיר ה-MRI מבוסס על תגובה קולקטיבית דומה הנובעת משינויים בשדה המגנטי בגופנו. אך האם ניתן ליצור גלאי אולטרה-סאונד או גלאי מגנטי כאשר ההתקן הוא בגודל ננומטרי, כך שהוא מכיל רק מעט אלקטרונים? התשובה היא שכן אבל לא תמיד, ואת הגבול הזה בדיוק אני חוקר.

לאחרונה, פיתחנו ננו-התקנים מחומרים דומים לאלו המשמשים לMRI שמסוגלים להעביר לחלליות תשדורות בצורה קוונטית בעזרת ההתנהגות הקולקטיבית של האלקטרונים ואני מקווה שנאס"א ישתמשו בטכנולוגיה זו במשימה המתוכננת שלהם למאדים. כעת, המטרה המשותפת של קבוצתי ושלי היא לעבוד (יחד!) על מנת להבין את המקור להתנהגות הייחודית הזו של ה"ביחד" ולפתח בעזרתה טכנולוגיות חדישות הכוללות גלאים שונים ומחשבים שיעבדו טוב יותר, מהר יותר ויצרכו פחות אנרגיה מאלו המשמשים אותנו כיום. כך שבפעם הבאה שאתם שומעים את הפרות הגועות בקיבוץ, את קולות המתפללים בבית הכנסת או את קריאת המואזין, זכרו מאיפה מגיע האולטרה-סאונד ושהאחווה וה-בְּיַחַדְנֵס נמצאים גם בחומרים ובטכנולוגיות הסובבים אותנו.

https://ivry.net.technion.ac.il/

חוקרים פרטיים הוא מדור שבועי בערוץ הלימודים של ynet, שבו מסבירים חוקרים מדוע החליטו לעסוק בתחום המחקר שלהם. המדור נעשה בסיוע "האקדמיה הצעירה הישראלית".