חודש: אפריל 2017

חוקרים בפקולטה לביולוגיה בטכניון גילו שלוש קבוצות חדשות של וירוסים התוקפים מיקרואורגניזמים מקבוצת הארכאות

מיקרואורגניזמים ימיים מהווים אתגר מחקרי עבור מדענים מתחום הביולוגיה, שכן רבים מהם אינם ניתנים לגידול במעבדה. אחת הדרכים לחקור יצורים אלה היא איסוף מים מן האוקיינוס וחקירה של החומר התורשתי (DNA) הנמצא בהם.

מאמר המתפרסם בכתב העת Current biology מציג ממצאים חדשים שהושגו בדרך זו לגבי וירוסים התוקפים מיקרואורגניזמים מאחת מקבוצות הארכאות הימיות (Euryarchaeota). קבוצה זו שכיחה ביותר באוקיינוסים ומסוגלת להפיק אנרגיה מאור השמש במנגנון השונה מפוטוסינתזה, אך עד כה לא הצטבר ידע רב לגביה.

את המחקר המתפרסם כעת ערך ד”ר אלון פילוסוף בהנחיית פרופ’ עודד בז’ה מהפקולטה לביולוגיה בטכניון. לצורך המחקר נאספו דגימות של עשרות ליטרים משכבת המים העליונה במפרץ אילת ומתוכן רוצפו מקטעי DNA. בשיתוף עם תלמיד המחקר חוזה פלורס ועמיתיהם של חוקרי הטכניון – פרופ’ יוג’ין קונין וד”ר נטליה יוטין ממכון הבריאות האמריקאי (NIH) וד”ר איתי שרון ממכללת תל חי – הסיקו החוקרים ממקטעי ה-DNA את זהותם של המיקרואורגניזמים החיים במים אלה. זאת באמצעות מטא-גנומיקה (metagenomics) – גישה ביואינפורמטית המשלבת אלגוריתמים ממדעי המחשב עם ידע ביולוגי.

החוקרים הרכיבו את מקטעי ה-DNA באופן חישובי, בדומה לבניית פאזל ממיליוני חלקים ללא תמונה מנחה, וכך שחזרו וירוסים התוקפים את אותן ארכאות ימיות.  שחזור מורכב זה התאפשר הודות לשימוש במערך המחשוב ״אטלס״, המשמש גם לניתוח תוצאות ממאיץ החלקיקים CERN בשוויץ.

לדברי אלון פילוסוף, התגלו במחקר 26 וירוסים שלא היו ידועים עד כה למדע. “על סמך הדמיון בין מקטעים מהמטען הגנטי של הווירוסים לאלה של הארכאות הימיות התחלנו בעבודת בילוש והסקנו שווירוסים אלה תוקפים את אותם מיקרואורגניזמים. זאת כאמור מבלי שאפשר לגדל במעבדה לא את הווירוסים ולא את הארכאות.” תוצאות המחקר שופכות לראשונה אור על יחסי הגומלין בין קבוצות מרכזיות במערכת האקולוגית הימית.

המחקר מומן על ידי האיחוד האירופי (מענק ERC), מרכז לורי לוקיי בטכניון ומכון ראסל ברי לננוטכנולוגיה בטכניון.

למאמר המלא לחצו כאן

 

קבוצת סטודנטים מהפקולטה להנדסת מכונות בטכניון בנתה מכונת “רוב גולדברג” לכבוד יום העצמאות ה-69 של מדינת ישראל.
מכונת רוב גולדברג היא מתקן מורכב ככל האפשר לביצוע משימות פשוטות. הסטודנטים ביקשו ליצור מערכת הנדסית המציגה את הישגיהם של הטכניון ושל מדינת ישראל ובהם אירועים היסטוריים מרכזיים כדוגמת העלייה לארץ, הנחת אבן הפינה לטכניון, הכרזת העצמאות, הקמת הכנסת, בניית המוביל הארצי, הענקת פרסי נובל לחוקרים ישראלים ובניית “אומת הסטארט-אפ”. את הקבוצה הובילו סתיו ילון, סטודנט לתואר שני וסער ניטצקי, סטודנט לתואר ראשון. לדברי סתיו “ניסינו לייצר מערכת מרהיבה שמבצעת פעולות הקשורות להישגיהם של הטכניון ומדינת ישראל. לפרויקט נרתמו סטודנטים רבים מהפקולטה להנדסת מכונות שהשקיעו מזמנם הפנוי את הפרויקט בזמן. המכונה הורכבה בכיתת הלימוד למבוא יצירתי להנדסת מכונות, המכילה את הציוד שנדרש להקמת המיצג המיוחד הזה.”

 

לינק לסרטון: https://goo.gl/MNoGmU

כתב העת Science מדווח על פריצת דרך בתחום האינטראקציה בין אור וחומר. המחקר, שנערך על ידי חוקרים בטכניון ועמיתיהם בגרמניה, צפוי להוביל לחידושים דרמטיים במחשוב קוונטי, בדימות מיקרוסקופי ובאחסון אופטי של מידע

חוקרים בטכניון ועמיתיהם בגרמניה מציגים פריצת דרך מדעית-טכנולוגית בתחום האינטראקציה בין אור וחומר. בלב המאמר שהתפרסם בכתב העת Science מוצג מעקב אחר מערבולות פלזמונים ברזולוציית זמן ומרחב חסרת תקדים. היישומים הפוטנציאליים רבים ומגוונים: אחסון אופטי של מידע, מלקחיים אופטיים (אחיזה של חומר באמצעות אור), הצפנה קוונטית, מחשוב קוונטי, דימות מיקרוסקופי, יריעות דקות המאופיינות בתכונות מגנטיות ייחודיות ועוד.

המחבר הראשי של המאמר הוא גרישה ספקטור, הלומד לדוקטורט בהנחייתו של פרופ’ מאיר אורנשטיין מהפקולטה להנדסת חשמל ע”ש ויטרבי בטכניון. עוד חתומים על המאמר חוקרים מהאוניברסיטאות הגרמניות קייזרסלאוטרן, דואיסבורג-אסן ושטוטגרט.

פלזמונים הם מעין גלים משטחיים הנובעים מצימוד בין אור לפלזמה של אלקטרונים חופשיים במתכות. הם נוצרים בממשק שבין חומר מוליך לחומר מבודד כתוצאה מפגיעת אור בחומר ומאופיינים בתכונות פיזיקליות ייחודיות ובהן קיצור משמעותי של אורך הגל של האור הפוגע. היכולת לעצב מבנים ננומטריים במתכות מאפשרת יצירה מבוקרת של מערבולות פלזמוניות זעירות הנושאות תנע זוויתי אורביטלי (OAM) ולמעשה לכודות על המשטח.

מהירות הסיבוב הגבוהה של המערבולות הפלזמוניות מאתגרת את מי שרוצה לעקוב אחריהן וללמוד את מנגנון היווצרותן. מכאן חשיבותו הדרמטית של המאמר הנוכחי ב-Science, המציג הצלחה ראשונה במעקב מדויק אחר התפתחותן של מערבולות פלזמוניות ברזולוציה חסרת תקדים של זמן ומרחב.

 

רקע היסטורי-מדעי

מאז עבודתו התיאורטית של הפיזיקאי ג’ון הנרי פוינטינג ב-1909, והניסויים שערך ריצ’רד בת’ באמצע שנות השלושים, ידוע שהאור מאופיין בתנע זוויתי המזכיר תנועה של סביבון סביב עצמו. באופן ציורי, אפשר לדמות את האלקטרון לכדור קטן המסתובב סביב עצמו במהירות נתונה (ספין) – בדומה לכדור הארץ או לירח, למשל.

במשך כמעט מאה שנה התייחסה הקהילה הפיזיקלית לספין כתנע הזוויתי היחיד של הפוטון. עם זאת, בעקבות עבודתו החלוצית של לס אלן שפורסמה ב-1992, התברר כי האור יכול לשאת תנע זוויתי נוסף: תנע זוויתי אורביטלי (OAM). במצב זה האור מתקדם בדומה למדרגות ספיראליות וחזיתות הגל מסתובבות בקצב של מאות טריליוני סיבובים לשנייה. חברי קבוצתו של פרופ’ ארז חסמן, אף הוא מהטכניון, היו הראשונים להראות בשנת 2008 שניתן לעורר מערבולות פלזמוניות על משטחים.

OAM הוא מושא מחקר אטרקטיבי לא רק בשל העניין המדעי הטהור אלא גם בשל הפוטנציאל היישומי העצום הטמון בו: הצפנת מידע, הגדלת הקיבולת של מערכות תקשורת המבוססות על סיבים אופטיים, הצפנה קוונטית ועוד. לבסוף, מזעור התנע הזוויתי הנישא על ידי האור וצימודו לפלזמונים טומן בחובו את הפוטנציאל להעביר כמויות גבוהות של תנע זוויתי לחומר ולאפשר מעברי אנרגיה שכיום נחשבים בלתי אפשריים.

 

כדי לייצר התקנים אופטיים זעירים המסתמכים על OAM נדרשים אורכי גל זעירים במיוחד, שאינם אפשריים באופטיקה הרגילה. השימוש ב-OAM הנישא על ידי מערבולות פלזמוניות מתגבר על מגבלה זו מכיוון שתנודות אלה יכולות להגיע לאורכי גל קצרים הרבה יותר מאלה של האור המקורי. במילים אחרות, הן מאפשרות פיתוח התקנים פוטוניים שממדיהם פחותים מ-100 ננומטר (עשירית המיקרון).

 

פיתוחה של טכנולוגיה המפיקה תנודות פלזמוניות מבוקרות הוא אתגר קשה ומורכב, וההצלחה הנוכחית נובעת משיתוף הפעולה הישראלי-גרמני ומשילוב של גבישי זהב באיכות גבוהה מאוד, הבזקי לייזר מהירים ומיקרוסקופ אלקטרונים.

 

הקונספט נהגה על ידי גרישה ספקטור מהטכניון, שהוא כאמור המחבר הראשי של המאמר הנוכחי. החוקרת בטינה פרנק מאוניברסיטת שטוטגרט יצרה שכבות זהב דקות מאוד ובתוכן מעין “הברגה” על פי הנתונים שחישב ספקטור. חוקרים משתי האוניברסיטאות הגרמניות האחרות (קייזרלאוטן ודואיסבורג אסן) הקרינו על הזהב הבזקי לייזר קצרים במיוחד – הבזקים של כ-13 פמטו-שניות (פמטו-שנייה היא 10^-15 שנייה). פגיעת האור בזהב יצרה תנודות פלזמוניות שהחוקרים עקבו אחריהן במיקרוסקופ אלקטרונים ותיעדו אותן ברזולוציית זמן המאפשרת לראות תנועה של אור בתוך מחזור התנודה האופטי.התצפיות מאפשרות לראשונה הבנה מעמיקה של אבולוציית המערבולות ואופי התנהגותן. לבסוף הראו החוקרים דינמיקה של מערבולות הלכודות בממדים של כ-100 ננומטרים.

 

כאמור, מדובר בתצפית מדויקת ראשונה על היווצרות המערבולות הפלזמוניות, והתיעוד מראה כי מערבולות אלה הן מעין אדוות הנעות מן החוץ פנימה ומתאבכות במרכז. בתהליך זה נוצרות מספר “אונות” המסתובבות סביב המרכז. מספר האונות ומהירותן הזוויתית נמדדו כאן לראשונה, והן מהוות מדידה ישירה של התנע הזוויתי הנישא על ידי המערבולת. בין היתר גילו החוקרים כי ככל שה-OAM גדול יותר, כך נדרש למערבולת זמן ממושך יותר להשלמת סיבוב. הם מעריכים כי המחקר המתפרסם כעת עשוי לסלול דרך למערכות הצפנה זעירות המבוססות על OAM ולהוביל לאינטראקציות אור-חומר חדשות.

 

 

 

עצרת לזכרם של חללי מערכות ישראל ופעולות איבה וטרור

תתקיים ביום ראשון, ד’ באייר תשע”ז

30.04.2017 שעה 12:30 מול קיר הנופלים

רחבה ע”ש ויטרבי, פורום שרמן

הציבור מוזמן

בשעת העצרת לא יתקיימו לימודים

 

 

 

הזוכה בפרס Strage-BGU  למצוינות במדעי הסביבה לשנת תשע”ז הוא פרופ’ מתיו סאס מהטכניון.

הפרס, מטעם קרן STRAGE ואוניברסיטת בן-גוריון בנגב, מוענק לפרופ’ סאס עבור המאמר: ” Water desalination via capacitive deionization: what is it and what can we expect from it?” (“התפלת מים באמצעות דיוניזציה קיבולית: מה זה ומה אפשר לצפות מכך?”), שפורסם בכתב העת Energy and Environmental Science.

המאמר הזוכה מבקר ומעריך את טכנולוגיית הדיוניזציה הקיבולית (CDI) החדשנית ומספק הגדרות ומדדים במאמץ לאחד את קהילת ה- CDI הצומחת במהירות. המאמר מספק מבט על המגמות המתעוררות ב- CDI ומציע כיווני מחקר ופיתוח עתידיים.

פרופ’ סאס השלים תואר ראשון בהנדסת מכונות באוניברסיטת מקגיל בקנדה, ומשם המשיך לתואר שני ולתואר שלישי בסטנפורד. את הפוסט-דוקטורט עשה ב-MIT ובתום התקופה “עשה עלייה” והצטרף לטכניון, כחבר סגל בפקולטה להנדסת מכונות. מהר מאוד החל פרופ’-משנה סאס ללמד בעברית ובאנגלית. הוא זכה בפרסים ובמלגות רבים בהם: מלגת אלון לחברי סגל חדשים ופרס Arches לשיתוף פעולה ישראלי-גרמני במחקר ולהצטיינות במדע. הפרס, בשווי 200,000 יורו, מוקיר פרויקטים משותפים לחוקרים מישראל ומגרמניה שיש בהם תרומה משמעותית לתחום המחקר המשותף.
קרן STRAGE ואוניברסיטת בן-גוריון בנגב ייסדו את פרס STRAGE-BGU למצוינות במדעי הסביבה. הפרס, בסך 5,000$, מוענק למדענים ולחוקרי סביבה ישראליים עבור פרסומים מצטיינים ומשפיעים באחד ממגוון תחומי מדעי הסביבה (כגון אקולוגיה, הידרולוגיה, קיימות, כלכלה סביבתית, הנדסה סביבתית, חינוך סביבתי, אפידמיולוגיה סביבתית), שפורסמו בשנה החולפת. דגש מיוחד ניתן לפוטנציאל של הפרסום להשפיע בטווח הארוך על הגנת הסביבה ועל המערכת האקולוגית שלנו.

 

ועדת הפרס, בראשותו של פרופ’ ירון זיו מהפקולטה למדעי הטבע באוניברסיטת בן-גוריון, כללה את פרופ’ אורית בן צבי אסרף מהפקולטה למדעי הרוח והחברה, פרופ’ אשר ברנר מהפקולטה למדעי ההנדסה, ד”ר רחל גולן מהפקולטה למדעי הבריאות, ד”ר יודן רופא, מהמכונים לחקר המדבר ע”ש יעקב בלושטיין ואת ד”ר ענת צ’צ’יק, מהפקולטה לניהול ע”ש גילפורד גלזר.

טקס הענקת הפרס יתקיים באוניברסיטת בן-גוריון ביום חמישי, ה- 18.5.

 

 

 

תלמידים מבתי ספר ברחבי העולם בנו “מכונות רוב גולדברג” בהשראת יום כדור הארץ

אירועי יום כדור הארץ כוללים בדרך כלל פעילויות ניקיון של מתנדבים, שתילת ערוגות פרחים והתנתקות מגדג’טים ליום אחד. המרכז הבינלאומי בטכניון, לעומת זאת, הציב אתגר מסוג אחר. המשימה, שהוצעה לתלמידי תיכון מכל העולם, הייתה בנייה של מכונת רוב גולדברג – מתקן מיוחד המתוכנן בצורה הנדסית מורכבת כדי לבצע משימה פשוטה באמצעות תגובת שרשרת משעשעת. קבוצות התלמידים נדרשו לבנות מתקן כזה בהשראת יום כדור הארץ.

במקום הראשון בתחרות זכו תלמידי ט’-י”א מבית הספר התיכון Katz Yeshiva High School of South Florida בפלורידה. הפרס: שנת לימודים מלאה בטכניון.

“כשראיתי על המסך את שם בית הספר שלנו התרגשתי מאוד. עשרות שעות של עבודה קשה השתלמו לבסוף,” סיפר תלמיד כיתה י”א תני לוסקובה. חברו לצוות, טאי קיי, הוסיף: “בתור תלמיד תיכון החולם להיות מהנדס, אתגר מכונת רוב גולדברג ליום כדור הארץ היה קרש קפיצה נהדר עבורי. זה היה פרויקט ההנדסה האמיתי הראשון שלי והוא לימד אותי על עבודת צוות, על חשיבות ההכנה המוקדמת ועל ההבדלים בין מדע תיאורטי ויישומי”. עם חברי הצוות האחרים נמנו התלמידים נוח וג’ושוע ברנטן, מיכל עמר ומקס דיוויס.

הצוות המנצח עבד במחסן הביתי של אחד התלמידים והמציא תגובת שרשרת הנמשכת כדקה וכוללת בין השאר בקבוקי קוקה קולה מפעילים מכונית צעצוע, כדור המתגלגל על מגלשה לוליינית, זרנוק מים המסובב גלגל ענק ביתי וקופסאות פופקורן המפעילות מאוורר בנופלן. התהליך מדגים מיחזור (פלסטיק, מתכת ונייר) ומקורות אנרגיה חלופיים (אנרגיית מים, סולארית ורוח).

באתגר “יום כדור הארץ” של הטכניון השתתפו כ-24 בתי ספר תיכוניים מכל העולם. חבר השופטים בראשות פרופ’ אלון וולף, ראש המעבדה לביו-רובוטיקה וביו-מכניקה בפקולטה להנדסת מכונות בטכניון, בחר את הזוכים על פי יצירתיות ולפי מורכבות המרות האנרגיה מפעולה אחת לשנייה. בית הספר Le Hong Phong High School for the Gifted מהעיר הו צ’י מין בווייטנאם זכה במקום השני, בית הספר International Bilingual School at Hsinchu-Science-Park מטייוואן זכה במקום השלישי, ושלושה בתי ספר עמדו במשימה בהצטיינות יתרה (וירוקה, כמובן).

“זה ריגש אותנו מאוד,” אמר ד”ר יוסף וולף, האחראי על קורסי STEM (מדעים, טכנולוגיה, הנדסה ומתמטיקה) בבית הספר התיכון Katz Yeshiva ומייסד מועדון הרובוטיקה בבית הספר. “זאת תחרות ההנדסה הראשונה שבה השתתפנו, והגענו למקום הראשון! לאחרונה הרחבנו את לימודי ההנדסה אצלנו ואנחנו מתכננים להמשיך ולהרחיב את לימודי ה-STEM. ההישג בתחרות הגביר משמעותית את התלהבותם של התלמידים לקראת פרויקטים עתידיים.”

לסרטון ההכרזה על הזוכים

לכל הסרטונים לחצו: https://www.youtube.com/playlist?list=PLW3u28VuDAHKQGV7NFOPD9V3Z8c_TVfJ5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

74 חברות השתתפו ביריד התעסוקה של הטכניון – הגדול ביותר מאז ומעולם. נציגי החברות נפגשו עם סטודנטים ובוגרים ב-203 הביתנים שהוקמו לקראת היריד, וזאת במטרה לגייס לשורותיהם מאות עובדים חדשים. “מחמם את הלב לראות את כמות החברות המשתתפות ביריד ואת אלפי הסטודנטים ובוגרי הטכניון שלוקחים בו חלק,” אמר נשיא הטכניון פרופ’ פרץ לביא בסיור בין ביתני החברות. “מספר החברות המשתתפות ביריד גדל בהתמדה. חברות אלה מייחסות חשיבות רבה לגיוס של סטודנטים ושל בוגרי הטכניון.”

ביריד השתתפו חברות היי-טק מובילות, בהן אפלייד מטריאלס, אפל, מובילאיי, אינטל, צ’ק פוינט, אלביט מערכות, אמזון, מיקרוסופט, IBM, מלנוקס, קוואלקום, נייס, סאן-דיסק, SAP, TDK, אמדוקס, Dell EMC, מרוול, סיסקו ועוד. בנוסף לחברות הגדולות השתתפו ביריד חברות הזנק קטנות יותר, שלחלקן זו הפעם הראשונה ביריד, חברות טכנולוגיה רפואית, חברות המזון אסם ויוניליבר וחברות הבנייה אלקטרה בע”מ וקבוצת תדהר. בנוסף השתתפו ביריד חברות פיננסיות ובהן בלומברג, JP MORGAN ודלויט וחברות לייעוץ ולניהול פרויקטים. כן השתתפו ביריד חברת רפאל, ישקר, רכבת ישראל, משרד ראש הממשלה, התעשייה הצבאית והתעשייה האווירית.

החברות המשתתפות ביריד מושכות את הסטודנטים לביתניהן באטרקציות שונות ההולכות ומשתכללות מדי שנה. אלביט מערכות, לדוגמה, הציעה לסטודנטים תיבת חידות (בדומה לחדר בריחה), Dell EMC הקימה קיר טיפוס לסטודנטים אמיצים וחברת רפאל, המגייסת לשורותיה מאות סטודנטים ובוגרים מדי שנה, הקימה ביתן מיוחד בצורת רחוב ישראלי ובו הוגש פלאפל לאורחי הביתן וחולקו חולצות ממותגות המציינות את הפיתוחים המובילים של החברה.

חברת מובילאיי, שנרכשה לאחרונה על ידי אינטל בסכום עתק, השתתפה ביריד זו השנה הראשונה. תורים ארוכים השתרכו לפני דוכן החברה ומנהלת משאבי האנוש בחברה, נלי וילק, סיפרה כי “אנחנו מחפשים בוגרי טכניון מהפקולטות למדעי המחשב ולהנדסת חשמל תוך דגש על בעלי רקע בתחום למידת מכונה.”

גם קבוצת תדהר, חברת הנדל”ן הפרטית הגדולה בישראל, השתתפה ביריד בפעם הראשונה. אלירן מושקוביץ, סטודנט שיסיים בקרוב את לימודיו בפקולטה להנדסה אזרחית וסביבתית, עובד בחברה. לדבריו החברה מחפשת סטודנטים מהפקולטה להנדסה אזרחית וסביבתית שישתלבו במחלקת בקרת האיכות וסטודנטים להנדסת תעשייה וניהול לבקרה תקציבית, שיסייעו למהנדסי הביצוע המובילים פרויקטים בחברה.”

אורית פיור, מנהלת הגיוס של Amazon Web Services העוסקת בפיתוח מוצרים לענן, אמרה: “אנחנו מחפשים מהנדסי חומרה, סטודנטים לחשמל ואלקטרוניקה והנדסת תוכנה. רוב העובדים שלנו הם בוגרי הטכניון, שהוא בית הספר הטוב ביותר בארץ להנדסה, ואנחנו מחפשים את המוכשרים ביותר. אנחנו קולטים את הסטודנטים בשנה האחרונה ללימודיהם בטכניון במשרת סטודנט ואז לרוב הם נקלטים אצלנו בהמשך כעובדים מהמניין.”

דיקן הסטודנטים בטכניון, פרופ’ בני נתן, אמר כי “הבוגרים והבוגרות של הטכניון מהווים את עמוד השדרה של התעשייה האזרחית והביטחונית ושל המגזר הציבורי בישראל, והיריד יתרום להצטרפותם של בוגרים נוספים לכוח האדם הטכנולוגי והמדעי. המפגש בין הסטודנטים שלנו לחברות המובילות במשק מהווה בסיס לקשרי עבודה עתידיים ומנוף להתפתחות של קריירה מקצועית.”

ברוריה זומר-פדידה, ראש היחידה להכוון קריירה ו IAESTE-בלשכת דיקן הסטודנטים בטכניון, אמרה כי “היריד הוא שיאה של הפעילות שלנו בטכניון בתחום שילובם של הסטודנטים בשוק העבודה. יריד התעסוקה גדל בהתמדה, ומדי שנה מצטרפות אליו חברות חדשות שמכירות במצוינותם של הסטודנטים שלנו. הסטודנטים שלנו הופכים למובילי חוד החנית של הכלכלה בישראל.”

 

בתמונות:  סטודנטים ביריד התעסוקה הגדול ביותר של הטכניון

 

 

עצרת הזיכרון לשואה ולגבורה תתקיים בטכניון היום (יום ב’, 24 באפריל, כ”ח בניסן תשע”ז) בשעה 09:30 באולם העצרת ע”ש צ’רצ’יל. בעצרת ישתתף מרדכי גדרון, שורד שואה, שיספר את סיפורו האישי.
סטודנטים, חברי סגל ועובדים מוזמנים.

 

בזכות חוקרים בטכניון: הפחתה דרמטית של דליפות דלק לקרקע

דלק הוא משאב חיוני לקיומם של החיים המודרניים, ועם זאת הוא גם רעל מסוכן; חדירתו לגוף עלולה להוביל לשורה של נזקים בריאותיים ובהם סרטן ופגיעה במערכת העצבים, במערכת החיסונית, בפוריות, בכבד, בכליות ובכדוריות הדם האדומות. לפיכך נקבעו בישראל ובמדינות אחרות מגבלות על מינון רכיבי הדלק במי השתייה.

רכיבי הדלק מגיעים למי השתייה מדליפות ממכלי דלק ומצינורות פגומים. הדלק המחלחל לקרקע ולמי התהום (האקוויפר) עלול להגיע לגוף האדם לא רק דרך שתיית המים אלא גם משאיפת אדי הדלק שבקרקע וממגע עם הקרקע המזוהמת. בנזן, אחד החומרים המסוכנים המרכיבים את הדלק, אינו מתפרק במהירות ועלול לנדוד בקרקע למרחק של עשרות מטרים וכך להגיע לשטחי ציבור פתוחים ואפילו לגינות פרטיות.

בשל סיכונים אלה קבע המשרד להגנת הסביבה בשנת 1997 את תקנות המים, המתמקדות במניעת זיהום המים בדלק. כן פנה המשרד למומחים מהפקולטה להנדסת תעשייה וניהול ע”ש דוידסון בטכניון וביקש לקבל מהם את השירותים האלה: ניטור של התשתית התת-קרקעית (מכלים וצנרת דלק) בתחנות דלק, מעקב אחר תיקונים והחלפה של המתקנים שנמצאו דולפים, בקרה ומתן פתרונות הנדסיים בנוגע לשיטות הבדיקה השונות. ואכן, בעקבות יישום ההמלצות של מומחי הטכניון חל ב-16 השנים האחרונות צמצום דרמטי בנפח הכולל של דליפות הדלק בישראל, בעיקר בדליפות מתחנות דלק. במשרד מעריכים כי הודות למהלכים אלה צומצם היקף הדליפה הכולל ב-1,000 מ”ק בשנה לכל הפחות (ב-12 השנים האחרונות), וזאת הודות לניטור ולטיפול במכלים תת-קרקעיים ובצנרת התת-קרקעית בתחנות הדלק. במילים אחרות, בתוך 12 שנים צומצמו הדליפות בשיעור כולל של יותר מ-10,000 מ”ק.

בצוות המחקר הטכניוני חברים פרופ’ דב אינגמן (ראש הקבוצה), ד”ר חיים מיכלין וגב’ ילנה לשצ’נקו.

בחודש שעבר התקיים בטכניון כנס ישראלי-יפני בנושא רפואה רגנרטיבית ושימושים רפואיים בתאי גזע. הכנס, שהתקיים בפקולטה לרפואה ע”ש רפפורט, נועד להדק את הקשר בין הטכניון ואוניברסיטת קיוטו.

הארוע נפתח בהרצאתו של פרופ’ קנג’י אוספונה (Osafune) ממרכז CiRA באוניברסיטת קיוטו. פרופ’ אוספונה, שהשלים דוקטורט ברפואה באוניברסיטת קיוטו ופוסט-דוקטורט בהרווארד, אמר כי זהו ביקורו הראשון בטכניון וכי הוא מקווה שהכנס יוביל לשיתופי פעולה בין הטכניון ואוניברסיטת קיוטו.

ביפן מטופלים בדיאליזה יותר מרבע מיליון תושבים, והעלות הכוללת של הטיפול במחלות כליה כרוניות עומד ביפן על 13 מיליון דולר. על רקע זה מפתח פרופ’ אוספונה שיטות לגידול רקמות מתוך תאי גזע פלורופוטנטיים – hiPCSs. בגישה זו מיוצרות רקמות בוגרות מתאי גזע עובריים שמקורם בתאים בוגרים זמינים (עור, למשל) בגופו של המטופל. במילים אחרות, התאים שנלקחים מהמטופל הופכים לתאי גזע עובריים שיכולים להתמיין, פוטנציאלית, לכל סוג רקמה. פרופ’ אוספונה הופך תאים אלה לתאי כליה המיועדים להשתלה. מכיוון שהתורם והמטופל הם אותו אדם, גישה זו אינה מובילה לדחיית התאים המושתלים על ידי המטופל. לדבריו, “כיום אנחנו מצליחים לייצר תאים בודדים, ובקרוב נוכל לייצר רקמה, אבל החלום שלי הוא לגדל במעבדה כליה שלמה להשתלה.”

פרופ’ ליאור גפשטיין מהטכניון אמר כי הטכניון מוביל במחקר בתחום ה-hiPCSs, וכי נושא זה יכול להוות מכנה משותף לחיבור עם אוניברסיטת קיוטו. פרופ’ גפשטיין, חבר סגל בפקולטה לרפואה ע”ש רפפורט בטכניון וראש המחלקה לקרדיולוגיה בקריה הרפואית רמב”ם’ הציג לפרופ’ אוספונה ולשאר המשתתפים את ההתפתחויות האחרונות במעבדתו בתחום שיקום הלב. גם כאן מתנהלת העבודה בגישת hiPCSs – תאי גוף ההופכים לתאי גזע עובריים שמהם מיוצרים תאי לב.

הלב הוא איבר שתאיו אינם מתחדשים במקרה של פגיעה, וארוע כגון אוטם לב עשוי להכחיד מיליארד תאים – כרבע מאוכלוסיית התאים בלב. הטכנולוגיות שמפתח פרופ’ גפשטיין מבוססות ברובן על התהליך הבא: מן החולה נלקחים תאים זמינים כגון תאי עור, ובמעבדה הם הופכים לתאי גזע ייחודיים – תאי גזע מושרים. מתאי הגזע האלה מופקים תאי הלב הייעודיים הדרושים (תאי חדר, תאי קוצב וכו’), ותאים אלה מושתלים בלבו של המטופל. מאחר שמקורם של תאי הלב באותו מטופל, שיטה זו פותרת את בעיית הדחייה האופיינית להשתלות. ואכן, טכנולוגיה זו הודגמה בהצלחה על ידי פרופ’ גפשטיין בכמה אפיקים ובהם השתלת תאי קוצב לאנשים הסובלים מבעיית קצב בלב והשתלת רקמה של עליית לב לסובלים מפרפור חדרים. גישה זו, המבוססת על מחקר שזיכה את החוקר היפני שיניה ימנאקה בפרס נובל, טומנת בחובה פוטנציאל עצום לא רק בהיבטים הטיפוליים אלא גם בחקר הלב. אחד הפיתוחים האחרונים במעבדת גפשטיין הוא סינכרון קצב הלב באמצעות הארה על תאי הלב (אופטוגנטיקה).

חוקרים נוספים מהטכניון שהציגו את מחקריהם בכנס הם ד”ר יובל אבני, פרופ’ עופר בינה, פרופ’ שולמית לבנברג ופרופ’-משנה רובי שלום-פוירשטיין.

 

ד”ר ענת הרבט-גרינפלד, בוגרת תואר שני ושלישי בפקולטה להנדסה ביורפואית, מיישמת את הרקע המולטי-דיסציפלינרי שלה בכמה אפיקים במקביל. “אני נמצאת בצומת האולטימטיבי של תעשייה, קליניקה ואקדמיה,” היא אומרת ומתייחסת לשלל התפקידים שהיא ממלאת כיום: ראש יחידת המחקר במחלקה לדימות רפואי ברמב”ם, יועצת למחקר ופיתוח בחברות הזנק בתחומי חקר המוח והדימות הרפואי, מרצה בטכניון ובבית ספר לרנטגן ומנחת סטודנטים. וגם ביזמות היא חוטאת, לדבריה. “כל מה שהיה מדע בדיוני הופך לי מול העיניים למדעי החיים,” היא אומרת. “להשתתף בזה, לתרום ולשנות שגרה, זה אושר עילאי.”

לפקולטה להנדסה ביורפואית היא הגיעה כמעט במקרה, כשחיפשה נישה שבה תוכל להתמקד בחקר המוח ברמה המערכתית. אחת האופציות שמשכו אותה הייתה המעבדה לחקר הראייה בראשות פרופ’ משה גור. הרבט-גרינפלד האידיאליסטית ידעה שלא תסכים לעבוד עם חיות, כנדרש במעבדה העוסקת באלקטרופיזיולוגיה, אבל פרופ’ גור הרגיע אותה: “תמצאי לך נישה משלך – ואני אגבה אותך.” באותו רגע, היא אומרת, “נפתחה בפניי דלת לעולם שבו אין מחסומים של ‘אי אפשר’.”

את התואר השני השלימה בפיתוח מודל ממוחשב של תהליכים דינמיים הקשורים בפלסטיות מוחית. תחום הבינה המלאכותית וחקר רשתות הנוירונים עשו אז את צעדיהם הראשונים בתחום חקר המוח. ואז היא נתקלה כמעט במקרה בטכנולוגיה חדשה לדימות מוחי לא פולשני בבני אדם. הרצאתו של פרופ’ רפי מלאך מהטכניון, מחלוצי ה-fMRI, הבהירה לה שהיא משנה כיוון ובכך מוותרת על מסלול ישיר לדוקטורט. “כמי שגדלה על אסימוב וספרי מדע בדיוני, היה לי ברור שזה הדבר הגדול הבא בחקר המוח וזו הנישה החדשה שלי.”

כשביקשה לעבור למכון ויצמן לטובת הדוקטורט שוב היה זה פרופ’ גור שהציע שתלך עם הלב – אבל תישאר כאן. שתוביל את התחום ותיקח אותו לאן שתרצה. “וכך, כשפרופ’ רפי מלאך מלווה מרחוק, פרופ’ הלל פרת ופרופ’ משה גור כמנחים מבית, מצאתי את עצמי כדוקטורנטית המובילה תחום חדש לחלוטין, תחום שלימים השתלט על המעבדה ועל חקר המוח בכלל.”

הדוקטורט של הרבט-גרינפלד, שעסק בשילוב שתי שיטות לדימות לא פולשני של המוח בהקשר של זיהוי פרצופים, היה העבודה הראשונה שבחנה את הקורלציה הפונקציונלית בין EEG ל-fMRI. זאת במטרה להפיק תמונה ארבע-ממדית ברזולוציית זמן ומרחב אופטימלית. השאלה הייתה אם נכון לצפות לקורלציה בין השיטות בדגימה המתקבלת מאותה פיסת מוח בעקבות ביצוע משימה מסויימת, כשבעצם בודקים תכונות פיזיקליות שונות לחלוטין (התפשטות מוליכות חשמלית לעומת היענות מגנטית שונה של המוגלובין מחומצן והמוגלובין מחוזר). “זו הייתה אחת ההדגמות הראשונות של הפוטנציאל שבדגימה משולבת, דבר שהיום נחשב כ-gold standard.”

בתום הלימודים התברגה הרבט-גרינפלד בתעשייה באופן הממצה לדבריה את הטוב מכל הכלים שרכשה – הן במחקר ופיתוח בתחום הדימות הרפואי והן כראש תחום אלגוריתמיקה ובינה מלאכותית בחברה פורצת דרך בתחומה. “יש מומחים גדולים יותר בכל אחת מהנישות, אבל יש מעט מאוד אנשים שמדברים את כל השפות – קליניקה, טכנולוגיה ויישום המחקר האקדמי בשטח – כמו אנשי ההנדסה הביורפואית.”

עולם שאין בו מחסומים של אי אפשר. ד”ר ענת הרבט-גרינפלד

קבוצת חוקרים בינלאומית מהטכניון, מארה”ב, מאיטליה ומיוון מציגה הסבר חדש לפליטת האנרגיה ורוחות מחורים שחורים

כתב העת Nature Astronomy מפרסם מודל חדש המסביר את התופעות האופייניות לסביבתם של חורים שחורים: קרינה ורוחות פלזמה. על המאמר חתומים חוקרים מישראל, מארה”ב, מאיטליה ומיוון.

קיומם של חורים שחורים כגבול של כוח כבידה עצום נחזה כבר בשלהי המאה ה-18 על ידי הגאולוג ג’ון מישל והמתמטיקאי פייר לפלס, אך רק תורת היחסות הכללית של אלברט איינשטיין אפשרה הבנה ממשית של התופעה. בראשית המאה ה-20 גילה הפיזיקאי קרל שוורצשילד את פתרון החור השחור במשוואות של איינשטיין, אף שאיינשטיין עצמו סירב להאמין בקיומם של חורים שחורים בטבע. מאז חלו בתחום זה התפתחויות דרמטיות, ובפרט התרבו העדויות התצפיתיות החותכות לקיומם של חורים שחורים.

אחד המאפיינים הבולטים של חורים שחורים הוא הרוחות החזקות שנושבות בסביבתם. טבעם של הרוחות ושל הכוח המניע אותן מוסבר בדרכים שונות, ובאחת התאוריות מתוארת תופעה זו במונחים של שדות מגנטיים חזקים וסדורים. המאמר הנוכחי מראה שמודל הרוח המגנטית מסביר לא רק רוחות מחורים שחורים ענקיים במרכזי גלקסיות אלא גם רוחות מחורים שחורים קטנים הדומים במסתם לכוכב.

בתרבות הפופולרית מתוארים חורים שחורים כיצורים בולעי-כל: מה שמתקרב אליהם, אפילו אם מדובר באור, נבלע ולא נודע כי בא אל קרבם. אף שזה אכן טבעם, האמת האסטרופיזיקלית מורכבת יותר. חורים שחורים, מתברר, לא רק בולעים כל דבר שנקרה בדרכם, אלא גם פולטים קרינה ורוח פלזמה (פלזמה היא גז חם שהאלקטרונים שבו נקרעו מן האטומים שלהם). רוחות הפלזמה, הנעות במהירויות שבין 300 ק”מ בשנייה ועד יותר מ-30,000 ק”מ בשנייה, משפיעות באופן דרמטי על  סביבת החור השחור ועל הגלקסיה כולה.

 

אופק האירועים

חורים שחורים נוצרים כאשר כוכב כבד יחסית (למעלה מ-3.5 מסות שמש) קורס לתוך עצמו כתוצאה מאובדן הדלק הגרעיני שלו. בסופה של הקריסה נותרת “סינגולריות” – נקודה זעירה בעלת מסה עצומה. ישות רעבתנית זו ניזונה מן הגז שהיא מושכת מכוכבים שכנים, ומאחר שאפילו האור שהיא בולעת אינו יכול להיחלץ ממנה היא קרויה “חור שחור”.

בין החור השחור לסביבתו מפריד גבול כדורי (בקירוב) הקרוי “אופק האירועים”. כל מה שעובר את אופק האירועים לכיוון מרכז החור השחור אכן נבלע שם לעד, אולם סביב אופק הארועים נע, בצורת דיסקה, חלק מן “הגז הגנוב” שנשאב מהכוכב השכן. זוהי “דיסקת הספיחה” הפולטת אור רב, בעיקר בתחום הרנטגן – לכן נקראות מערכות אלה לעתים X-Ray Binaries – וכן רוח פלזמה מהירה וסילונים. תהליך זה בחורים שחורים ענקיים במרכזי גלקסיות מעצב את המבנים הגדולים ביותר ביקום – גלקסיות וצבירי גלקסיות – ומייצר חלק ניכר מהקרינה המייננת ביקום.

במאמר המתפרסם כעת על ידי פרופ’ אהוד בכר מהפקולטה לפיזיקה בטכניון, פרופ’ קייגו פוקומורה מאוניברסיטת ג’יימס מדיסון ( JMU) ושותפיהם, מוצגות ראיות תצפיתיות לכך שהשדה המגנטי הנוצר סביב החור השחור ממלא תפקיד חיוני בהיווצרות דיסקת הספיחה והרוחות שהיא מפיצה. מאמר זה מרחיב לכלל החורים השחורים את המודל המגנטי-הידרודינמי שפיתחו החוקרים עבור חורים שחורים ענקיים. העובדה שאותו תיאור מתאים לחורים שחורים בסדרי גודל שונים, ממסת שמש ועד מיליארדי מסות שמש, מעיד על מבנה מגנטי יסודי כללי המתקיים בסביבת חורים שחורים.

המודל המתואר במאמר נבחן בפירוט רב באמצעות מיפוי קווי הבליעה של קרני הרנטגן הנפלטות על ידי מגוון אטומים הנמצאים ברוח הפלזמה. פרופ’ בכר, שהוביל את הניתוח הספקטרוסקופי במחקר, מסביר כי “קווי הבליעה, שאותם אנו ממפים על סמך מאפייניהם הקינטיים (הסטה לכחול), מספקים לנו מידע נרחב ומעמיק על הרכב הרוח ועל האנרגיה בסביבת החור השחור. הם מאפשרים לנו למפות כמותית את צפיפות הרוח, את רמת היוניזציה שלה, את האנרגיה שלה ואת מהירותה. העובדה שמודל פשוט יחסית של רוח מגנטית מתאר את הרוח הניצפית על מורכבותה הופכת אות למודל מוצלח.”

לסיכום, המאמר המתפרסם ב-Nature Astronomy שופך אור על “התנהלותם” של חורים שחורים ובעיקר על מנגנוני ההשפעה שלהם על סביבתם. המודל המגנטי-הידרודינמי מורחב במאמר זה לחורים שחורים בכל סקאלת הגדלים – מ-M_☉10 ועד M_☉109 (כאשר M_☉ הוא מסת השמש).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

למאמר ב-Nature Astronomy:

http://www.nature.com/articles/s41550-017-0062

לכתבה ב-Nature Astronomy:

www.nature.com/articles/s41550-017-0070