אירוח מנהל צמ"ד בפורום

[yaakii]

../images/Emo41.gifאירוח מנהל צמ"ד בפורום../images/Emo41.gif

היום, יום חמישי, בשעה 15:00, ייתארח בפורום נוער שוחר מדע (2010) ד"ר צבי פלטיאל. ד"ר צבי צבי פלטיאל מנהל את צמ"ד-"צעירים במדע", מאז מרץ 2000. הוא למד באוניברסיטה העברית בירושלים בה רכש תואר בוגר (B.Sc). בפיסיקה ומתמטיקה. את תארי המוסמך (M.Sc) ודוקטור (Ph.D.) רכש במחלקה לפיסיקה גרעינית של מכון ויצמן. לאחר השתלמות במכון הטכנולוגי של מאסאצ'וסטס (MIT), חזר ארצה ועסק במחקר אקדמי ותעשייתי בתחומים שונים וביניהם: פיסיקה גרעינית עיונית, שפופרות גלים, תהודה מגנטית גרעינית, פיסיקה רפואית, גלאים לקידוחי נפט ועוד. לצד עיסוקים אלו ערך גם את חוברות "פי האטום" בעשור הראשון להוצאתן. ד"ר צבי ישמח לענות על שאלות בתחומים הבאים: 1.פיזיקה (גרעינית, אטומית, רפואית, חלל, אסטרופיזיקה,, יישומית ועוד). 2.שאלות בתחומי מדע אחרים, עד גבול מסוים. 3. שאלות בתחום החינוך והנחלת המדע, בפרט בכל מה שקשור לתוכניות שאינן חלק מתוכנית הלימודים (מחנות מדע, אולימפיאדות ותחרויות, משלחות נוער, סדנאות מדע, פעילות באסטרונומיה וכד'.) אתם מוזמנים כבר עכשיו לשרשר שאלות.

 

[yaakii]

שאלה שעלתה בפורום...(חור שחור)

הפסקה הבאה צוטטה מויקיפדיה בערך חור שחור: "בגלל אפקט התארכות הזמן, אסטרונאוט שנופל לעבר החור השחור ייראה בעיני צופה מרוחק כאילו הוא מאט את תנועתו, והסחה כבידתית לאדום תגרום לפנס שנמצא בידיו להראות אדום יותר בעיני אותו צופה מרוחק. למעשה, צופה חיצוני לעולם לא יראה את האסטרונאוט חוצה את אופק האירועים, ובשלב מסוים לא ניתן יהיה להבדיל בין האור שעוזב את הפנס ובין קרינת הוקינג של החור השחור. אולם, במערכת הייחוס שלו, יחצה האסטרונאוט את אופק האירועים ויגיע לסינגולריות בזמן סופי. מרגע שחצה את אופק האירועים, בלתי אפשרי לצפות באסטרונאוט מן החוץ." התקשנו להבין: איך ייתכן שהאסטרונאוט יחצה את אופק האירועים אך מישהו שיסתכל מרחוק לעולם לא ייראה אותו שם?

 

[AVISTINKY]

אני מקווה שאפשר לתת תשובה בשרשור הזה

שלום, פעם ראשונה שאני נכנס לפה וראיתי את השאלה הזאת עולה כאן. חשבתי על זה קצת והגעתי למסקנה. כל דבר שיחצה את אופק האירועים של חור שחור לא יוכל לצאת ממנו מהסיבה שמהירות ההמלטות שדרושה ממנו בשביל זה היא יותר גדולה ממהירות האור. מכאן נובע> אם אסטרונאוט יחצה את אופק האירועים, כל אחד שיסתכל מרחוק לא יוכל לראות את זה מכיוון שהאור לא יוכל לצאת משם לעולם, רק עד ההגעה לאופק האירועים יהיה אפשר לראות אותו. נראה לי שהתשובה הגיונית למרות שאולי הניסוח לא הכי ברור...מישהו הבין אותי? המשך יום נעים, אבישי.

 

[yaakii]

אני חושב שהבנתי...

אז זה פשוט שמבחינה ויזואלית הוא לא ניתן לראייה, אבל מבחינת המיקום, גם עבור מישהו מרוחק הוא שם?

 

[דר צבי פלטיאל]

חור שחור

ראשית, קשה לנו להבין בצורה אינטואיטבית תופעות בהן באה לביטוי תורת היחסות בכלל ותורת היחסות בכללית בפרט. חור שחור וכל התופעות הכרוכות בו הם דוגמה לכך. יחד עם זאת כדאי לזכור שזו בדיוק המשמעות של תורת היחסות. "צופים" שונים רואים אותה תופעה באופן שונה. ניבחן למשל תופעה אחרת. יש חלקיק מסוים המכונה מיו (אות יוונית מקבילה למם) שמתקיים רק כמיליונית שנייה. בזמן כזה אין הוא יכול לחצות את האטמוספירה ולהגיע אלינו מהחלל החיצון. ובכל זאת אנו מופצצים יום יום ושעה שעה בחלקיקים כאלה, אפילו ברגע זה בו אתם קוראים את הטקסט. הסיבה לכך היא שמה שנמדד כזמן ארוך ע"י צופה נייח על כדור הארץ הוא זמן קצר מאד לחלקיק הנע במהירות הקרובה למהירות האור. אם נניח לרגע שמהירות גוף הנופל עלעבר חור שחור מואצת כל הזמן ומתרבת עוד ועוד למהירות האור נוכל גם לקבל שהזמן שאנו מודדים לגביו הולך ומתארך ביחס לזמן שהוא מודד.

 

[yaakii]

תודה!

 

[Uדית]

שלום ד"ר צבי!

איך זה שלפני המפץ הגדול לא היה זמן? ולפני זה לא היה חומר ולא כלום, הרי החומר היה חייב להגיע מאיפה שהוא. מאיפה הוא הגיע אם לא היה כלום? ואם הוא הגיע מאיפהשהוא, הוא היה כבר קיים, אז מאיפה זה שהיה קיים הגיע? ואם הוא הגיע אז גם הוא היה קיים לפני זה.. ואיך זה שהזמן התחיל להיות ברגע המפץ הגדול? מה היה לפני זה? אבל בעצם אין משמעות ל"לפני" כי לפני זו מילה שמגדירה זמן.. תודה

 

[דר צבי פלטיאל]

זמן וחומר לפני המפץ הגדול

אכן זו שאלה חשובה ואין למדענים תשובה ברורה לגביה. אנו מסוגלים לדעת על דברים שהתרחשו בשבריר השנייה הראשון לאחר המפץ הגדול, אותה שנייה שהתרחשה לפני למעלה מ-14 מיליארד שנה, אך אין לנו מושג מה קרה לפניו. ואולי הסיבה לכך שהשאלה לא טובה. אנסה להסביר זאת בדימוי לכיוונים השונים. כאן בארץ אנו יכולים להגדיר את ארבעת רוחות השמים: צפון, דרום, מזרח ומערב. בכל נקודה בארץ ישראל אליה נגיע נוכל לשאול את עצמנו היכן הצפון. כך גם בארצות שכנות וכמעט בכל מקום על פני כדור הארץ. ואולם בקטבים, בקוטב הדרומי ובקוטב הצפוני אין לשאלה היכן הצפון (או הדרום והמזרח והמערב) תשובה מוגדרת. השאלה פשוט לא נכונה! אולי גם לגבי הזמן יש נקודות בהן השאלה מה היה קודם אינה מוגדרת היטב. כדאי לזכור שע"פ תורת היחסות של איינשטיין זמן יכול להפוך למרחק (במובן מסוים) ולכן השיקולים שמתייחסים למקום ולכיוונים עשויים להתייחס גם לזמן.

 

[בנגיגי]

גלישת חלב בחימום במקרוגל עם/בלי כפית

תמיד הזהירו אותי מחימום דברי מתכת במיקרו. אבל, שמתי לב לתופעה הבאה: מחממים ספל חלב במיקרוגל. ללא כפית - תוך דקה ומשהו... החלב גולש. עם כפית - למעלה משתי דקות, החלב התחמם אולם לא גלש. מה קורה כאן? למה הכפית בתוך החלב משהה את ה"גלישה" של החלב? תמיד הזהירו אותי מחימום דברי מתכת במיקרו.

 

[דר צבי פלטיאל]

כפית בכוס חלב בתוך תנור מיקרוגל

עקרון הפעולה של תנור מיקרוגל שונה מזה של תנורים אחרים. ב"מיקרו" יש אנטנות המשדרות גלים אלקטרומגנטיים בתדר קרוב ל2.5 גיגה-הרץ (פרט לא כל כך חשוב,). גלים אלה נקלטים טוב ע"י מולקולות מים וגורמים להתחממותם. לכן כל מאכל או חומר אחר הכיל מים יתחמם היטב. צורת אנטנטת השידור מתוכננת כך שעוצמת השידור החזקה ביותר תהיה באזור בו מונח האוכל. מתכות וחומרים מוליכי חשמל אחרים משנים את חלוקת השידור בתוך התנור משום שהם עצמם משמשים כאנטנות. לכן קצב החימום איטי יותר. לעתים עשויות מתכות לגרום לריכוז העוצמה בנקודות מסוימות ולהופעת ניצוצות. תופעה אחרת של כפית, כוס נוזלים ומיקרוגל הוא חימום יתר. במצב זה המשקה (על בסיס מים עבר את מאה המעלות ואף על פי כן לא רתח. הוצאת הכוס מהתנור והכנסת כפית עלולה לגרום לרתיחה ספונטנית, בעבוע וגלישה של הנוזל הרותח החוצה ולכוויות. הזהרו בניסויים!

 

[JackoJack]

ד"ר פלטיאל שלום!

תהיתי אם תוכל להסביר על פעילות ה-MRI עם דגש על fMRI תודה רבה!

 

[דר צבי פלטיאל]

MRI fMRI

MRI או מכשיר דימות תהודה מגנטית גרעינית הוא מכשיר המאפשר לנו לצלם את פנים הגוף בבדיקה שאינה פולשנית, כלומר בלי לחתוך את הגוף או לפגוע בו. טכנולוגית הצילום שפותחה בשנות השמונים של המאה הקודמת מתבססת על תופעה המכונה "תהודה מגנטית גרעינית" (תמ"ג) שנתגלתה בשנות הארבעים ע"י פליקס בלוך וצוותו ובאותו זמן ע"י צ'ארלס קיטל וצוותו. שניהם זכו בפרס נובל. בתמ"גמשדרים גלי רדיו לחומר בתדר מוגד (תדר התהודה) של החומר. גרעיני האטומים קולטים את השידור ומשדרים באותו תדר במשך זמן מה. עוצמת השידור של גרעיני האטומים קטנה בערך פי מיליארד מעוצמת השידור אליהם. ובכל זאת אנו מסוגלים לקלוט את השידור, להגבירו ולמתח אותו. משך השידור של גרעיני האטומים קצ. אם הם בסביבה נוזלית הם משדרים בין כמה אלפיות שנייה לשניה. ואולם אם הם במוצק השידור מסתיים תוך כמה מיליוניות שנייה. בדימות אנו משתמשים כמעט אך ורק באטומי המימן בגוף, היות שעוצמת השידור שלהם חזקה בהרבה מזו של שאר היסודות, וכן משום שהם נפוצים בגוף. בגלל זמן הדעיכה המהיר של אטומים במוצק איננו מספיקים לקלוט אותם וכל תמונות הMRI מציגות רק אטומי מימן שברקמות רקות. לכן עצם תופיע בדרך כלל כגוף שחור ובתוכו אזור בהיר של מוח העצם. שיטות הדימות - יצירת תמונות מתוך אותות תמ"ג - פותחו בשנות ה-70 ואילך ע"י פול לאוטרבור, פיטר מנספיל ואחרים (גם הם זןכי פרס נובל). הן מאפשרות לנו לנתח את סך כל האותות ולזהות מה התקבל מכל נקודה (או נפי קטן) בגוף המצולם. כך אנו משחזרים באמצעות המחשב את התמונה כולה. מכאן שהאות שנתקבל מאזור מסוים תלוי בצפיפות המימן באזור זה. אולם הוא תלוי גם בקצב הדעיכה של הקרינה החוזרת של האטומים. קצב זה תלוי בסביבה הכימית והפיסיקאלית שלהם. כבר הזכרנו שבמוצק הקצב מהיר מאד ולכן איננו מספיקים לקלוט אותו. גם אספקת דם מוגברת ועמה אספקת חמצן לאזורים שונים במוח משנה את סביבת אטומי המימן כך שזמן הדעיכה משתנה. לכן, עוצמת השידור החוזר של גרעיני המימן תלויה באספקת הדם הרגעית. אספקת הדם לאזורים שונים במוח תלויה בפעילותם. לכן תמונת הMRI מבטאת מעבר לאנטומיה (צורת האיברים) גם את הפיזיולוגיה (הפעילות) שלהם באותו זמן. כך יכולים לחקור את פעילות המוח בזמן אמיתי. אפשר למשל להציג תמונות לנבדק ולראות בתמונות הfMRI מה הם האזורים הפעילים במוח כתוצאה מהצגת התמונות.

 

[JackoJack]

תודה רבה לך!

 

[צמחונית ושמנה]

מתי ההערכה להפיכתו של כדור הארץ לחור שחור ?

כדרכם של כוכבים

 

[Snir2121]

זה לא יקרה לעולם. כדוה"א אינו כוכב,

והמסה שלו קטנה. גם לא כל כוכב יהפוך בסוף לחור שחור, שוב - עניין של מסה.

 

[M 4 5]

נכון, אפילו השמש לא מספיק גדולה להפוך לחור

שחור

 

[מגי 336]

שלום לד"ר צבי פלטיאל ../images/Emo20.gif

מה אומרים המדענים על קיום חיים ביקומים אחרים / על כוכבים אחרים?

האם תוכל להסביר מעט על תורת הקוואנטים ?

האם הזמן בחלל שווה לזמן כדוה"א? תודה

 

[דר צבי פלטיאל]

חיים מחוץ לכדור הארץ

ראשית כדאי שנגביל עצמנו ליקום שלנו, כלומר למערכת השמש, לגלקסיה שלנו ולשאר הייקום. במערכת השמש שלנו 8 כוכבי לכת, עשרות ירחים הסובבים סביבם, שביטים ואסטרואידים, בנוסף לשמש עצמה. חיים מהצורות שאנו מכירים ייתכנו רק על כוכבי הלכת או מספר קטן מאד של ירחים. חיים דורשים טווח מסוים של טמפרטורות ולכן שני כוכבי הלכת הפנימיים (קרובים מאתנו לשמש) כוכב-חמה ונוגה אינם באים בחשבון. כוכבי הלכת החיצוניים קרים וחלקם גם עשויים כדור גז (ולא גוש נוזל+מוצק. גם בירחים שלהם אין תנאים הולמים פרט לאזורים מוגבלים בסביבת הרי געש או מקורות חום פנימיים. לכן ברור לנו שאם יש חיים מחוץ לכדור הארץ במערכת השמש הם חיים של חיידקים או צורות נחותות אחרות, אך לא בעלי חיים מפותחים ובודאי לא תבוניים. המקום הבא לחיפוש חיים הוא על כוכבי לכת שמחוץ למערכת השמש. אלו כוכבי לכת הסובבים סביב שמשות אחרות. כאן המקום להזכיר שפרט לשמונת כוכבי הלכת (שרק 4 מהם נראים לעתים לעין ללא טלסקופ) כל שאר הכוכבים בשמי הלילה הם שמשות. לכן, כל בוכב הוא שמש והשמש שאנו מכירים אינה אלא הכוכב הפרטי שלנו. השמש היא אכן כוכב אחד מתוך מליארד הכוכבים בלקסיה שלנו, גלקסית שביל החלב. עד לפני כעשור הניחו המדענים שהשמש אינה ייחודית בכך שסובבים אותה כוכבי לכת (פלנטות) אולם לא יכלו לאמת השערה זו. בעשור האחרון שוכללו השיטות והיום אנו יודעים כבר על כ-300 פלנטות מחוץ למערכת השמש הסובבות כוכבים (שמשות) אחרים. המספר הולך ומתרבה מדי יום כך שסביר שלכל כוכב (=שמש) כוכבי לכת (פלנטות) משלו. בכמה מהם י ש תנאים המאפשרים חיים? עד כמה יהיו החיים שם דומים לחיים כאן? האם התפתחו שם חיים תבוניים? לכל השאלות הללו אין לנו תשובה. אולם חשוב להתייחס למימד הזמן. ראשית המרחקים בין הכוכבים הם אדירים. השכן הקרוב לשמש שלנו מרוחק למעלה מ-4 שנות אור. כלומר האור הנע ממנו במהירות האור מגיע אלינו רק כעבור למעלה מ4 שנים. רוב הכוכבים שאנו רואים בלילה מרוחקים עשרות, מאות ואלפי שנות אור מאתנו. אור עובר את המרחק בעשרות, מאות או אלפי שנים ולכן אנו רואים אותם היום (כשהאור מגיע אל עיננו) כפי שהיו לפני זמן רב. יצורים או גופים כבדים אחרים נעים לאט הרבה יותר ולכן מסע אל אותם כוכבים שכנים ייקח זמן אדיר של מיליוני שנים בכל כיוון. כדאי לזכור שהאדם הפרה-היסטורי שאנו צאצאיו חי כאן לפני כמאה אלף שנה בלבד. חיים ברוב הגלקסיה שלנו ייתכנו אך הם רחוקים במרחק של עשרות אלפי שנות אור. הייקום מלא גלקסיות נוספות. אלה נמצאות בטווח של מאות אלפי שנות אור, מיליונים ואף יותר. קשה יהיה לפגוש ייצורים אלה אפילו אם הם קיימים.

 

[גראוס]

חיים בחלל ומעבר מהירות האור?

1. האם לא יכולים להיות יצורים חיים (תבונתיים) שמבנה גופם שונה מכל מה שאנחנו מקירים לגבי החיים בכדור הארץ? 2. האם לא ייתכן באופן תיאורטי לעבור את מהירות האור? תודה

 

[דר צבי פלטיאל]

חיים תבוניים שונים מאתנו

בודאי שיכולים להיות - אין חוק טבע שמונע מקיום יצורים תבוניים שונים מאתנו. כך שברמת העיקרון הכל אפשרי ואין לנו דרך לשלול אפשרות כזו. אולם אם יוצאים מההנחה שנחוצים מים, נחוץ טווח טמפרטורות מסוים, נחוץ מקור אנרגיה לחיים, כי אז המקומות מוגבלים מאד. ם מגבילים עוד וקובעים שהחיים צריכים להיות מבוססים על הכימיה של הפחמן - צורת החיים היחידה שאנו מכירים - כי אז המגבלות גדולות עוד יותר.