בר-דעת - רפואה 13# - מהן קרני הרנטגן, ישי קליין
- נחמה אריאלי
- Mar 29
- 14 min read
מהן אותן קרני רנטגן שעולם הרפואה נסמך עליהן לא מעט? ישי קליין מהמחלקה לפיזיקה מתאר כיצד גילו אותן, מה השימושים שעושים בהן, ומהם הפיתוחים העתידיים בתחום.
תאריך עליית הפרק לאוויר: 26/08/2021.
[צלילי פתיחה]
קריין: "בר-דעת", הפודקאסט של אוניברסיטת בר אילן.
שי: שלום, ברוכים וברוכות הבאות ל"בר-דעת". קרני רנטגן, כמעט כולנו נתקלנו בהם בהקשר של צילום רנטגן במסגרת הליך רפואי כזה או אחר. אבל האם זה כל מה שניתן לעשות עם קרני הרנטגן? מי שיחשוף אותנו לעולם המרתק של קרני הרנטגן הוא ישי קליין, דוקטורנט במעבדה של פרופסור שרון שוורץ, שבמעבדה שלהם הם חוקרים את הנושא של קרני רנטגן, והכל הם עושים בעצם במחלקה לפיזיקה. שלום ישי.
ישי: שלום.
שי: אז מה הסוד של קרני רנטגן?
ישי: דמייני לעצמֵךְ קרניים כאלו שהם מאוד מאוד עוצמתיות, והם יכולות להיכנס ממש לכל מקום. והם עד כדי כך עוצמתיות שהם יכולות להרוס את החלקיק הכי אלמנטרי, את האטום, גם יכולות להסתכל על חלקיקים ממש ממש קטנים. ולכן קרני הרנטגן הם כל כך עוצמתיות. אז נכון, מצד שני אנחנו קצת נרתעים מהם, כי תמיד יש לנו איזושהי שֶלֶט כזה, "קרינה מייננת", וזה מפחיד אותנו, אבל אם הם משתמשים בהם באופן נכון וחכם, אז אפשר לגלות איתם דברים מדהימים.
שי: אז מדובר בעצם על איזשהו דבר שיש בו המון המון פלוסים, מעט מינוסים, וכל עוד אנחנו יודעים לעשות את השימוש בצורה מושכלת, אנחנו מרוויחים מהעניין הזה.
ישי: נכון.
[צלילי מוזיקה]
שי: אנחנו מדברים על קרני רנטגן, ומרגיש כאילו הם תמיד היו שם, אבל זה לא נכון. גילו אותן מתישהו.
ישי: נכון, הם תמיד היו שם, זה נכון, אבל הגילוי שלהם, אנחנו הולכים אחורה לאזור המאה ה-19, זה המאה שבעצם היא עוסקת הרבה בחשמל, מדענים מתעסקים בחשמל, מנסחים את החוקים הבסיסיים של החשמל, ואת האינטראקציה שלהם עם מגנטיות. ואחד הכלים הניסיוניים שמדענים עשו איתם ניסויים, זה שפופרת רִיק. שפופרת ריק, זה מין מיכל כזה, שהוא כמו… כמו השם שלו, הוא רֵיק, מנסים לרוקן אותו כמה שיותר מהאוויר, מחברים אליו מצד אחד הדק חיובי, מצד אחד הדק שלילי, ויוצרים שם מתח חשמלי מאוד גבוה. אממ… ומה שקורה זה שאנחנו רואים ממש קרן בצבע מסוים, רואים איזושהי קרן ירוקה כזו, שעוברת בין ההדקים. אז זה היה מגניב, רואים צבעים שונים ומשונים כאלו, ומדענים הסתובבו והראו את הקסמים שהם יכולים לעשות.
שי: זה ממש נשמע כמו קסם.
ישי: כן. וזהו, זה גם מגיב לשדה מגנטי, ואז אתה יכול גם להזיז את הקרן הזאת. אז קראו לזה קרן קתודית, לא ידעו מה זה, אבל עשו עם זה ניסויים, זה באמת… הדבר הזה הוביל לבאמת מהפכה בכל המדע, זה נשמע כלי תמים כזה, אבל זה הביא גם לפיתוח של תורת הקוונטים, גם לגילוי האלקטרון, כי בעצם הקרן הזאת, זה איזושהי קרן של אלקטרונים. אז לא ידעו את זה, אבל זה זה, והנושא שלנו היום זה קרני רנטגן. אז זה באמת הוביל לגילוי הזה. והשחקן הראשי שלנו בסיפור, זה בעצם וילהלם רנטגן. אא… הוא היה ממשפחה של… אבא שלו היה סוחר בדים, הוא היה בן יחיד, והוא היה גרמני, מדען גרמני. באיזשהו שלב הוא עובר להולנד, לומד שמה בבית ספר התיכון, ואז יש סיפור מעניין, יש לו איזשהו חבר שעושה לו איזשהו תרגיל, הוא מצייר קריקטורה של המורה, ואז הוא שם את זה על השולחן של רנטגן, בשביל להפליל אותו. באמת הוא מצליח להפליל אותו, ורנטגן, בגלל הסיפור הזה, נזרק מבית ספר התיכון.
שי: נשר מהלימודים.
ישי: כן, נשר מהלימודים. הוא כנראה היה בחור חכם ומוכשר, אבל בלי התעודה הזאת של הבית ספר תיכון, הוא לא מצליח להתקבל, הוא רוצה להתקבל לאוניברסיטת אוטרכט, והוא לא מצליח, כי שם לא מספיק הבחינה שעושים לו, אלא צריך גם מכתבי המלצה, ולא היה לו בגלל הסיפור המצער הזה. אז הוא הולך ומתקבל למכון הטכנולוגי של ציריך, שהיום זה מכון מאוד נחשב, גם איינשטיין עבר בו, ושם הוא מסיים תואר ראשון, ושני, ושלישי, בהנדסה ופיזיקה. הוא באמת היה, כמו שאמרתי, בחור מוכשר.
אא… אבל הסיפור שלנו מתחיל ב-8 בנובמבר 1895, זה היום הגורלי הזה, שבו רנטגן עושה ניסוי, שהוא לא ידע, הוא לא ידע עד כמה הוא יהיה משמעותי, ולאן הוא יוביל. אז מה שהוא עושה, באמת יש איזשהו מיתוס כזה, על הגילוי של קרני רנטגן, כאילו זה היה בטעות, והוא לא ידע מזה, אז זה לא נכון. הוא כן ידע שיש איזושהי קרינה שהיא יכולה לעבור, ו… הוא ידע על זה משהו, אני לא יודע, אני לא יודע בדיוק מה, אבל הוא ידע על זה משהו, ולכן הוא עשה את הניסוי שלו.
שי: הוא לא היה תמים לגמרי, הוא הגיע לניסוי עם איזושהי השערה מסוימת, בהקשר לידע שהוא היה מבוסס על פיו במחקר שהוא עשה כל השנים האלה.
ישי: כן, נכון, נכון, זה היה מבוסס. אז הוא, רנטגן, היה אז חוקר באוניברסיטת וירצבורג, הוא עבר כמה אוניברסיטאות בדרך, והוא היה אז חוקר, פרופסור מכובד באוניברסיטת וירצבורג, והוא, ומה שהוא עושה, הוא לוקח שפופרת ריק, והוא בודק מה קורה כאשר הוא מכסה אותה באיזשהו קרטון שחור, כדי למנוע מכל קרינה לעבור.
ומה שכן קרה בטעות, הוא רצה לראות האם יוצאת איזושהי קרינה, מה שקרה בטעות זה שהוא שם את המסך שלו, את המסך שאיתו הוא רצה למדוד, הוא שם במרחק של איזה שלוש מטרים, רק כהכנה לפני הניסוי, לפני שהוא רצה למדוד משהו. הוא לא חלם שזה יכול למדוד במרחק כזה. ואז הוא הולך ובודק, הוא מכבה את האור ובודק מה… בודק את המערכת שלו, ופתאום הוא רואה משהו מנצנץ במסך הזה שרחוק שלוש מטרים על הספסל שם, והוא באמת לא האמין למראה עיניו, זה היה משהו שהוא לא ציפה לו בכלל. ואז הוא מתחיל לעשות ניסויים. הוא מסתגר במעבדה שלו, משהו כמו חודש וחצי, משהו כזה, זה מה שמספרים שהוא… אין לו יום ואין לו לילה, הוא בודק את הקרינה הזאת, והוא שם כל מיני חומרים, חומרים משונים. הוא מתאר במאמר שלו איזה… שהוא שם עץ ומתכת ובודק כל מיני חומרים. מה שהוא רואה בעצם זה שהקרינה יוצאת מה… מהשפופרת ריק הזאת. יש איזושהי קרינה שהוא לא מצליח, כמעט לא מצליח לחסום אותה, רק כשהוא שם ממש חומרים, מתכות כבדות, הוא מצליח לחסום אותה, אבל היא קרינה מדהימה שהוא לא ראה עד היום.
שי: אז הוא מגלה את הקרניים האלה, קרניים די פראיות, כן, הוא לא יכל באמת להשתלט עליהן, ומה הוא עשה איתן בנקודת הזמן הזאת?
ישי: כן, אז מה שמעניין זה ש… מה-8 לנובמבר, 1895, עד ה-22 לדצמבר הוא עובד על זה, ואז הוא מצלם את אשתו, את היד של אשתו. אנחנו רוצים להאמין אז שהוא לא ידע שזה מסוכן, קרני רנטגן. הם באמת לא ידעו, הם לא היו מודעים לסכנה הזאת. הוא מצלם את היד שלה, וזה צילום מפורסם שרואים את העצמות של היד שלה, עם הטבעת. את הטבעת רואים כמובן בצילום. ומיד אחר כך הוא מוציא מאמר אממ… על סוג חדש של קרניים, זה הכותרת של… של המאמר, והוא מפרסם את זה, וזה באמת נהיה משהו מאוד… מיד מבינים את המשמעות של זה, בייחוד שרואים את התמונה הזאת ומבינים את המשמעות של זה לרפואה. רנטגן מקבל את הפרס נובל ב-1901. מבחינת השם של הקרניים האלה הוא נותן להם את השם X-ray, כי הוא לא יודע מה הם, מבחינתו הם נעלם, אז הוא קורא להם X-ray. בעברית אנחנו קוראים להם רנטגן, על שם הממציא, וזה, אלו קרני הרנטגן.
[צלילי מוזיקה]
שי: אז ניסינו לשבור איזשהו מיתוס עכשיו, נכון? בנוגע לאיך רנטגן גילה את הקרניים, כן טעות, לא טעות, בסופו של דבר הוא גילה, ואנחנו באמת היום מדברים על הקרניים ועל מה שעומד מאחורי הקסם שלהן, אז ננסה קצת מדע עכשיו, להסביר מה עומד בבסיס הטכנולוגיה?
ישי: כן, אז באמת, בזמנו, רנטגן לא ממש הבין את מה שהוא רואה, הוא הניח, בסוף המאמר שלו, הוא כן כותב שהוא חושב שזה תנודות רוחביות באֶתֶר. האֶתֶר כבר עבר מן העולם מאז, ואנחנו יודעים שהוא כבר לא קיים. אבל אם אנחנו קופצים להיום, ואנחנו רוצים להסביר את מה שקרה שם, אז בעצם יש לנו אלומה מאוד חזקה של אלקטרונים, יש לנו מתח גבוה, יש לנו אלומה חזקה של האלקטרונים, וכשהאלקטרון בעצם פוגע באנודה, אממ… זה בעצם המקור שהוא המקור הכי נפוץ, אני חושב, עד היום לקרני רנטגן. הוא משמש אותנו גם במעבדה. אז למשל אצלנו במעבדה יש איזשהו אנודה שהיא עשויה מנחושת, האלקטרונים האלה פוגעים בנחושת בעוצמה, והאנרגיה שלהם גורמת לאלקטרונים מתוך האטום להשתחרר. ברגע שאלקטרון כזה משתחרר, נוצר איזשהו מקום פנוי בתוך האטום, ואז יש אלקטרון אחר, משכבה אחרת, שנופל לתוך המקום הפנוי הזה, והאנרגיה הזאת של המעבר הזה, היא משתחררת בצורה של קרני רנטגן. זה בעצם ההסבר המדעי למה ש… למה שקורה שם.
קרני רנטגן הם בעצם חלק מהספקטרום האלקטרומגנטי, מה זה אומר? זה נשמע מילים מסובכות, אבל כמו האור שלנו, האור הנראה הוא חלק מאוד צר מתוך התחום ה… מתוך הספקטרום האלקטרומגנטי, וקרני הרנטגן הם באזור אחר, האנרגיה שלהם היא הרבה יותר גבוהה, ובגלל האנרגיה הזאת, בעצם יש להם תדר, הם משתנים בזמן מאוד מאוד מהר. והאנרגיה הגבוהה הזאת, היא גורמת לזה שהקרניים האלה, הגל הזה, יכול לחדור לתוך… לתוך מוצקים.
שי: וזה ממש עניין, פה טמונה הסכנה שבקרניים, נכון?
ישי: כן, אז זהו, אז חרב פיפיות. מצד אחד זה יכול להיות… זה סכנה כי זה הורס את האטום, אז זה, זה המשמעות של קרינה מייננת. מצד שני, זה נכנס לתוך גוף האדם למשל, הרבה חומרים, ומה שמעניין אותנו זה גוף האדם. זה נכנס לתוך גוף האדם, ולכן זה אפליקציה רפואית מאוד מאוד משמעותית. חוץ מזה זה גם מאוד עניֶין את כל האנשים, כי זה כמובן מעניין. רומנים בלשיים, עשו על זה סיפורים מעניינים, ומכרו בחנויות משחקים. עד היום יש, מישהו אמר לי, משקפי X-ray שיכולים לחדור ולהסתכל לתוך מקומות.
שי: משקפיים אמיתיים, באמת באמת?
ישי: לא, לא, לא. [צוחק]
שי: לא, אבל זה ככה השיווק, השיווק עובד מבחינה הזאת.
ישי: השיווק עובד, בדיוק, יש בלש שהולך עם משקפי רנטגן, ויכול להסתכל לכל מקום. אממ… אז זה באמת נשמע מגניב כזה, ויוצר הרבה דמיון, אבל האפליקציה העיקרית, וכמו שאנחנו מכירים, זה אפליקציה רפואית, אנחנו יכולים להיכנס בעצם לתוך גוף האדם, ולהסתכל על העצמות, אפשר לראות שברים, אפשר לראות אממ… בעצם מה קורה בעצם בתוך הגוף, בעיקר מבחינת עצמות. מה שאנחנו רואים בעצם, זה בגלל שהסידן של העצם, הוא חומר צפוף יותר, אז הוא בולע יותר, ולכן אנחנו רואים בעצם את ההבדל בין הרקמות, שפחות בולעות, לבין העצמות שבולעות, וזה בעצם מה שיוצר לנו את התמונה הזאת של קרני הרנטגן, שאנחנו כל כך מכירים טוב מה… מבית החולים, או מכל מקום אחר, ועדיף שלא נכיר, אבל לצערנו, [מצחקק] קורה לכולנו.
שי: אין מה לעשות. כולנו היינו שם, וזה ממש השימוש הראשוני שרנטגן בעצמו עשה, כמו שתיארת לנו, עם צילום כף ידה של אשתו, אז לא התפתחנו משם יותר מדי?
ישי: כן, אז זהו. אז זה באמת השימוש הראשוני, וזה גם עבר נורא מהר לטכנולוגיה. בין המדע לבין הטכנולוגיה, היה פה מעבר נורא מהר, שהיום אנחנו חולמים על מעברים כאלה. אז באמת האפליקציה הרפואית היא מאוד שימושית, אנחנו פוגשים אותה בהרבה מקומות, אבל זה לא… זה לא השימוש היחיד. זה שימוש מאוד אא… מאוד אא… נפוץ, אבל זה לא השימוש היחיד, ואולי גם לא השימוש החשוב ביותר. יש שימוש עוד יותר מעניין וחשוב, זה מה שנקרא קריסטלוגרפיה.
[צלילי מוזיקה]
שי: קריסטלוגרפיה? אני מדמיינת כל מיני אבנים כאלה שנותנות כוחות, אתה יודע, ברמת הקמעות. מה, איך זה קשור לסיפור הזה של קרני רנטגן?
ישי: כן, אז בוא נסביר את זה, באמת, זה נשמע שם כזה מפוצץ. אז הרעיון הוא, קודם כל צריך להסביר על אורך הגל של קרני רנטגן. אורך הגל של קרני רנט… אורך הגל בכלל זה מרחק בין שני שיאים של גל. עכשיו, קרני הרנטגן, כמו שאמרנו, הם חלק מהספקטרום האלקטרומגנטי, זה אומר שהם איזשהו… הם גל אלקטרומגנטי. אז אם האור הנראה, אורך הגל שלו הוא באזור מיקרון, אורך הגל של קרני הרנטגן הם באזור הננומטר ופחות. ובגלל זה יש להם עוצמה, והם יכולים להסתכל על דברים מאוד מאוד קטנים, בגלל האורך גל המאוד קצר הזה.
וזה מה שמוביל אותנו לגיבור הבא בסיפור, שזה פרופסור לאוּוֶה, והוא היה גם פרופסור גרמני.
הסיפור אומר שבחופשת חג המולד ב-1911, בסוף 1911 הוא מטייל בגן עם הדוקטורנט שלו והם מדברים על איזשהו תדר של הדוקטורנט שלו, איזה שהוא תדר שלא מתאים למכשיר שלו וזה מטריד אותו. ואז יש ל-לאווה איזה שהוא רעיון מדהים. הוא חושב על קרני הרנטגן בתור משהו שאפשר להשתמש איתו ולהסתכל על אטומים, על מבנים של אטומים. בעצם בגלל אורך הגל המאוד קצר הזה של קרני הרנטגן הוא מתאים בדיוק למרחקים בין אטומים ולגדלים שקשורים לאטום.
וכשאנחנו עושים איזשהו… כשעושים איזושהי אינטראקציה עם מבנים שקוראים להם גבישים… מה זה גביש? גביש זה בעצם מבנה שהוא מאוד מסודר, הוא בנוי משכבות של אטומים שמסודרים ממש כמו מסדר בצבא, הם מסודרים אחד אחרי השני. בעצם יש להם מבנה שחוזר על עצמו המון פעמים, מבנה מחזורי כזה. ואז, כשאנחנו מקרינים את קרני הרנטגן לתוכם, אפשר לראות בעצם את הצורה שבה המבנה מסודר. עכשיו, זה רזולוציה משוגעת, זה להסתכל…
שי: ולמה חשוב לעשות את זה, למה אנחנו צריכים להבין מה המבנה?
ישי: אז זהו, אז המבנה הזה הוא חשוב כי אנחנו רוצים לראות איך נראים דברים. קודם כל אנחנו רוצים לדעת מבחינה מדעית איך נראים אא… איך נראים דברים מאוד קטנים כדי להשתמש בזה. ברגע שאנחנו יודעים את החלקים הכי קטנים, למשל בביולוגיה, אחד הדברים הכי מעניינים שגילו, בעצם, מקרני הרנטגן זה את ה-DNA. ה-DNA זה בעצם תמונה כזאת של "דיפרקציה של קרני רנטגן" זה נקרא. אם את תסתכלי על זה, את לא תראי כלום, זה סתם נקודות, קווים, וזה צילום שמדענית בשם פרנקלין עשתה. אומרים שלא נתנו לה מספיק את הקרדיט, אז ניתן לה פה את הקרדיט. ומתוכו למדו את ה… את המבנה של ה-DNA, בגללו יודעים איך נראה ה-DNA. אז זה מדהים, זה קשור גם לקריסטלוגרפיה, וזה הבסיס לכל המחקר בביולוגיה היום.
אז אם אנחנו חוזרים רגע ל-לאווה, באותו יום בחופשת חג המולד, הוא חושב על הרעיון הזה, ומיד אחר כך, שישה חודשים אחר כך, הוא מצליח לעשות ניסוי שבאמת מוכיח את זה. הוא מכניס איזושהי קרינה בזווית מאוד מסוימת לגביש, ומראֶה שבדיוק בזווית הזאת, הוא מקבל מהגביש מַרְאָה. זה צריך להיות זווית מאוד מסוימת, ואז אתה מקבל מראָה מאוד חזקה, אתה מקבל קרינה בהחזרה, שהיא מאוד מאוד חזקה.
לאווה הזה, הוא זכור לטוב, במיוחד מנקודת המבט שלנו. הוא היה פרופסור גרמני אנטי-נאצי מובהק, והוא עזר להרבה יהודים, הוא הסתכן ועזר ליהודים אא… לברוח מגרמניה. הוא גם איבד את המשרה שלו בגלל פרופסור אחר, שהיה ממש נאצי, זוכה פרס נובל אחר, קראו לו פרופסור שטארק, שבעצם זרק אותו מהמשרה שלו ומילא את מקומו. ולאווה באמת מקבל על הדבר הזה, הוא מקבל פרס נובל גם ב-1914.
ומפה, הסיפור עובר לשני מדענים אחרים, אב ובנו, בְּרַאג את בְּרַאג, שניהם קראו גם וויליאם, וויליאם בראג ו-וויליאם בראג. הם גרו באוסטרליה, והסיפור אומר שוויליאם הקטן, עשה איזשהו תאונת אופניים בגיל 6, ואז אבא שלו, בגלל שהוא היה מדען והוא התעניין במיוחד ברנטגן, אז הוא עושה את התצלום הראשון של קרני רנטגן באוסטרליה. זה היה התצלום הראשון באוסטרליה, הוא מצלם את היד או הרגל, אני לא יודע מה זה היה, של בראג הצעיר, ומשם הקריירה שלהם בעצם מתחילה, אז כנראה שבראג הצעיר שרד, הצליח לשרוד. ולא רק שהוא הצליח לשרוד, הוא גם היה בחור מאוד מוכשר, והם שניהם מנסחים את המשוואה, בצורה מתמטית, את המשוואה הזאת, שמסבירה את הקריסטלוגרפיה, בעצם מסבירה למה בזווית מסוימת אנחנו מקבלים מראָה. זה משוואה מאוד יפה, ועל זה הם מקבלים גם פרס נובל, שניהם.
זה הפעם הראשונה ש… הפעם הראשונה והאחרונה שאבא ובן מקבלים פרס נובל ביחד. גם בראג, הוא היה מאוד צעיר, הוא עשה גם שיא, בראג הצעיר, הבן…
שי: ג'וניור.
ישי: …היה בן 25, בראג ג'וניור, היה בן 25, זה גם היה שיא. זה באמת הסיפור של הקריסטלוגרפיה שהיא משפיעה על כולנו עד היום. בהתבוננות על דברים, אנחנו פשוט יכולים להסתכל על דברים שהם מיקרוסקופים, המיקרוסקופ הכי טוב באור נראה, אין שום סיכוי לראות אותו.
[צלילי מוזיקה]
שי: ישי, אנחנו באמת פורטים חלק מהיכולות שאפשר לעשות עם קרני הרנטגן, דיברנו באמת על הסיפור מבחינה רפואית, ודיברנו על הקריסטלוגרפיה, אתה רוצה להסביר לנו על תחום נוסף?
ישי: כן, אז יש עוד תחום שהוא גם מאוד מעניין, והוא התחום בעצם של זיהוי חומרים על ידי קרינה של רנטגן. אז כמו שאמרנו, קרינת הרנטגן היא מסוכנת, בגלל שהיא מייננת, וכשהיא מייננת, אז היא בעצם, היא מדברת עם האטום בעצם. יש לה איזושהי אינטראקציה עם האטום, בגלל זה היא גם מאוד מעניינת, בגלל שהיא מדברת עם האטום. לפני זה אמרנו אנחנו יכולים לראות גדלים, אנחנו יכולים לראות מבנים, אז גם אנחנו יכולים לזהות איזה אטום נמצא פה. יש לנו אטומים שונים, יש לנו איזשהו חומר שבעיניים שלנו אנחנו לא יכו… אין לנו שום מושג ממה הוא עשוי, יכול להיות עשוי מברזל ומנחושת ומעוד כל מיני חומרים שונים ומשונים, ואנחנו רוצים לדעת ממה הוא עשוי. וזה בעצם יכולת שיש לנו על ידי קרני רנטגן. אז האמת שגם זה הגיע מבראג את בראג, הם עשו איזשהו ספקטרומטר מיוחד. ספקטרומטר זה בעצם מכשיר שמודד אנרגיות שונות. אנרגיות, כשאני אומר אנרגיות אני מתכוון בעצם כמו מין מצלמה צבעונית, אנחנו יכולים לדעת צבע, אנחנו מסתכלים על צבע של קרני רנטגן. לא צבע שאנחנו יכולים לראות, אבל זה משהו שאנחנו יכולים להפריד את הצבעים. אז ברגע שאתה יכול להפריד את הצבעים, מה שקורה זה שלכל אטום יש את הפליטה המיוחדת שלו. כשאנחנו מקרינים על איזשהו חומר את קרינת הרנטגן, אז הנפילה הזאת שדיברנו קודם של אלקטרון משכבה מסוימת באטום לשכבה אחרת, היא מאוד מאוד ייחודית לכל אטום בפני עצמו. זאת אומרת האנרגיה הזאת היא מאוד ייחודית, וברגע שאתה מודד את האנרגיות השונות שיצאו לך מחומר, אתה יכול ממש לראות חתימה, זה כמו חתימה של האטום הספציפי…
שי: אפיון.
ישי: …אתה יכול להגיד, בדיוק, אתה יכול להגיד "פה בחומר הזה יש לי ברזל, יש לי מגנזיום, יש לי כרום, יש לי זה וזה וזה", ואני יכול לדעת בדיוק איזה אטומים, איזה אלמנטים נמצאים פה. אז זה באמת גם משהו מאוד מאוד שימושי, משתמשים בו לאלקטרוכימיה, לארכיאולוגיה.
שי: למה זה חשוב לעשות את הזיהוי הזה של החומרים, שאנחנו עושים את זה באמצעות קרני הרנטגן?
ישי: אז למשל, אם את רוצה לדעת, את עובדת בבנייה ואת רוצה לדעת אם הבטון שלך הוא עשוי כמו שצריך, ואם המרכיבים שלו הם המרכיבים שאת רוצה, כי את רוצה שהבית שלך יהיה בנוי כמו שצריך. אנחנו רואים לפעמים כאלה, זה מיני רובים קטנים כאלה, שאם תסתכלו, שאפשר, הם בעצם מקרינים קרני רנטגן, ומודדים את הפליטה, והם יודעים מה זה… מה… ממה החומר עשוי. אז באמת יש לזה המון, אין סוף, גם למטוסים, לחלקים של מטוסים, לביקורת, ובאמת אין לזה סוף.
שימוש אחד מעניין שבחרתי להביא, אולי הוא לא מאוד שימושי לכולנו, אבל הוא מאוד מעניין, זה השימוש באומנות. באומנות בעצם, כשיש לנו איזשהו ציור של צייר מפורסם, אז יש את השכבה החיצונית, שזה מה שהוא צייר. אז זה מה שאנחנו רואים. אבל יש גם שכבות פנימיות, יש לו טיוטות. אז קודם כל קרני הרנטגן יכולים לחדור ולהסתכל פנימה.
שי: ממש כמו לגוף האדם.
ישי: נכון, בדיוק, אנחנו יכולים לראות את השכבות הפנימיות. ולא רק זה, אם אנחנו גם מזהים את החומרים, כל צבע הוא עשוי מחומר אחר, ואנחנו גם יכולים לראות צבעים שונים, ואנחנו ממש יכולים לראות את השכבות הפנימיות. אז למשל, יש ציור מפורסם של ליאונרדו דה וינצ'י, שגם היה מדען, לא רק צייר. ובציור הזה מסתכלים… הציור נקרא "בתולה על הסלעים", וכשמסתכלים על הציור הזה בקרני רנטגן, אז רואים מהצד איזשהו ציור של תינוק, שלא רואים אותו בכלל בעין שלנו, וזה כנראה ישו. אא… וזה מאוד מעניין את ההיסטוריונים של האמנות, וזה אפליקציה מאוד מעניינת.
שי: מי ידע שחוקר גרמני יצליח לעזור לנו להבין מה צייר איטלקי עשה אי אז, ובאמצעותו באמת לגלות כל מיני גילויים מאחורי הצבעים.
ישי: נכון, ועד היום, עד היום זה קיים. מוזיאונים שולחים את הציורים שלהם למכונים של קרני רנטגן, ומעוניינים לבדוק מה קורה בעצם מתחת לפני השטח.
[צלילי מוזיקה]
שי: טוב, ישי, באמת עשינו כאן שיחה שלמה שמסבירה, אולי על קצה המזלג, את הסיפור הזה של קרני הרנטגן. הבנו איך גילו את הקרניים הללו, מה השימושים שאנחנו יכולים לעשות באמצעותם. עוד פעם, יש עוד שימושים רבים, אבל הבאנו כאן כמה, ממש בקטנה. מה אתה יכול לספר לנו על קרני הרנטגן ועל המחקר הקיים, שקצת יעורר לנו את הדמיון לסיכום הפרק?
ישי: כן, אז באמת עד עכשיו דיברנו על טכנולוגיות שהם נראות קצת ישנות, אנחנו מדברים על תחילת המאה ה-20, זה נשמע קצת ישן, אבל באמת הטכנולוגיה הזאת ממשיכה ומגיעה למקומות שלא חלמנו עליהם מעולם.
כל הסיפור הזה של המקור הזה של קרני הרנטגן שרנטגן גילה, הוא משמש עד היום גם לשיקוף, למשל, גם זה לא דיברנו על שיקוף בבטיחות, אבל מה שעושים היום זה מקורות חדשים יותר, עוצמתיים בטירוף, מדובר על מאיצי חלקיקים ענקיים ברדיוסים של קילומטרים, שמאיצים שם אלקטרונים. וזה סוג חדש של מקור, שפולט קרני רנטגן בעוצמה מאוד מאוד גבוהה, ולא רק העוצמה, יש לזה גם כל מיני מאפיינים, שנותנים לנו את היכולת להסתכל על דברים שמעולם לא ראינו קודם. למשל, אחת משלנו, זה גם עדה יונת שזכתה בפרס נובל ב-2009, היא בעצם הסתכלה על פרטים בתוך הריבוזום, שמייצר את ה… זה מה שמייצר את החלבונים, וזה בזכות המאיץ. היא עשתה את המדידות שלה במאיץ הגדול בצרפת, חלק מהמדידות שלה, במאיץ הגדול בצרפת, ואנחנו גם עובדים על מאיצים כאלה. המילה הממש אחרונה זה לייזר רנטגן, זה ממש 2009, וזה עוצמה עוד יותר גבוהה.
שי: מה זה, שילוב של שתי טכנולוגיות יחד, לא?
ישי: לייזר ורנטגן כן, יש בזה משהו. לייזר זה… כן, בעצם אם אנחנו מכירים את הלייזר פוינטר שלנו, אז הוא משהו בגודל של כמה סנטימטרים, זה לייזר של אור נראה, וכשאנחנו רוצים שיהיה לנו את אותם תכונות של עוצמה, אממ… ועוד תכונות חשובות של לייזר ברנטגן, אז אנחנו צריכים אותו דבר, אבל רק בגודל של קילומטרים, לא הבדל גדול.
שי: בקטנה, בקטנה.
ישי: בקטנה, אז יש כאלה בעולם, בשוויץ וביפן ובעוד כמה מקומות, בארצות הברית. אולי הדבר האחרון שאני אזכיר, זה מה שאחד הדברים המגניבים שמה, זה שבאמת יש שם פולס כל כך קצר, שמאפשר לנו לא רק לראות דברים בתוך האטום, אלא גם לראות דינמיקה, לראות משהו כמו סרט כזה, וזה כל כך קצר, זה 15 אפסים אחרי הנקודה, זה כאילו, זה החלקיק של השנייה שאפשר לראות, בגלל שהאטום הוא כל כך קטן, אז גם הדינמיקה שקורית בתוך האטומים והמולקולות הן נורא נורא נורא מהירות, וזה מאפשר לנו לראות מין סרט כזה נורא נורא מהיר. אז אם דיברנו על קרני הרנטגן שהם עוצמתיות, יכולות להיכנס לכל מקום, עושות, מדברות עם האטום, ויכולות לאפשר לנו לזהות חומרים, עכשיו הם גם מאפשרות לנו מהירות מטורפת.
שי: אז השמיים הם הגבול בתחום הזה, ואולי תבוא לפה לפודקאסט נוסף עוד כמה שנים, ובאמת תפרוט את שאר הטכנולוגיות שעוד באמת תצליחו לגלות ולפתח באמצעות קרני הרנטגן. ישי קליין, דוקטורנט במעבדה של פרופסור שרון שוורץ, במחלקה לפיזיקה, המון המון תודה.
ישי: תודה לכם.
[צלילי מוזיקה]
קריין: תודה שהאזנתם לנו. באפליקציית "בר-דעת" מחכים לכם עוד הרבה פודקאסטים מחכימים. אתם מוזמנים לצאת איתנו למסעות נוספים, אל העבר ואל העתיד. "בר-דעת", אפליקציית הפודקאסטים של בר אילן. משפיעים על המחר - היום.
ערכה והפיקה שי קלוט. תודה על ההאזנה.
לעוד פרקים של הפודקאסט לחצו על שם הפודקאסט למטה
Comments