2012 – שנה מדעית מרתקת!

חלקיקים חדשים, הישגים בחלל, הזזת חפצים בכוח המחשבה, פריצות דרך בחקר השינה, התקדמות במאבק בסרטן ופיתוח דלקים חדשניים – המאור הקטן מסכם את ההישגים הגדולים של המדע בשנה החולפת

בדיוק לפני שנה כתבתי כאן שאני לא אוהב סיכומי שנה, אבל 2011 היתה מרתקת מדי מבחינה מדעית כדי להתעלם מן התאריך. ובכן, אני עדיין לא אוהב סיכומי שנה, אבל לפחות אני עקבי. גם 2012 היתה שנה מדעית שאי אפשר להתעלם ממנה, אז הנה סיכום קצר.

הבוזון של היגס

כמעט חמישים שנה אחרי שקיומו נחזה תיאורטית; ואחרי השקעה של מיליארדי דולרים במאיץ החלקיקים האירופי בעיקר להגשמת היעד הזה, הכריזו השנה מדענים על גילוי הבוזון של היגס… כמעט. ב-4.7.12 הודיעו שתי קבוצות ניסויים במאיץ כי הצליחו לגלות חלקיק חדש, בסבירות גבוהה מאוד מדובר בבוזון היגס. החלקיק שנתגלה הוא בעל מסה של כ-126GeV (כלומר כבר פי 140 לערך מפרוטון), כלומר בתוך הטווח שבו ציפו למצוא את חלקיק היגס. הבדיקות לוודא שאכן מדובר בחלקיק המיוחל עדיין נמשכות, ובחודש מארס צפויה ההכרזה הסופית כי אכן מדובר בחלקיק שהמדענים חיפשו אחריו זמן כה רב. הגילוי משלים את הפאזל שמכונה “המודל הסטנדרטי” של מבנה החומר – מודל שעל פיו מורכב כל החומר מ-17 חלקים בסיסיים: ששה קווארקים כבדים, המרכיבים את הפרוטונים והנייטרונים; ששה לפטונים (אלקטרונים וקרובי משפחתם) וחמישה בוזונים נשאי כוח. חשיבותו של חלקיק היגס נעוצה בתפקידו המרכזי. על פי המודל, הוא זה שמאפשר לחלקיקים אחרים לקבל מסה, כלומר הוא האחראי להיווצרות חומר ביקום מייד לאחר המפץ הגדול. השלמת המודל היא רק תחילתה של דרך מדעית מרתקת: לאחר שיוכח גילוי ה”היגס” ימשיכו המדענים את המסע אל פענוח סודות היקום – הם ינסו לתהות בעזרת מאיץ החלקיקים על קנקנו של החומר האפל ולפצח את חידת האנטי-חומר (כלומר, מדוע העולם נראה כאילו הופרה הסימטריה בין חומר לאנטי-חומר). בעתיד הרחוק יותר מקווים החוקרים כי המאיץ יסייע לגלות עוד חלקיקים לא מוכרים ואולי גם מימדים חדשים, בדרך אל ה”גביע הקדוש” של הפיסיקה – תיאוריה מאוחדת שתסביר את כל התופעות ביקום.

חקר החלל

בעוד מדעני מאיץ החלקיקים חוגגים את השלמתו של מסע ממושך במנהרות המאיץ, כ-100 מ’ מתחת לפני האדמה, בערך 250 מיליון קילומטרים מעליהם נכנס רכב החלל האמריקני “קיוריוסיטי” לישורת האחרונה לקראת הנחיתה על מאדים. ב-6.8.12 הוצנח על פני כוכב הלכת האדום, במבצע הנדסי מורכב, רכב החלל המשוכלל ביותר שנחת שם אי פעם. “קיוריוסיטי” (סקרנות), שגודלו כמכונית משפחתית, הוא למעשה מעבדה ניידת הכוללת עשרות מכשירים מדעיים, בהם זרוע רובוטית המסוגלת לקדוח בסלעים ולהעביר דגימות מתוכם למכשירי המעבדה היכולים לנתח את הרכבם. משימותיו העיקריות של “קיוריוסיטי” הן חיפוש אחר סימנים כי בעבר היו על מאדים תנאים לקיום חיים, ואולי אף ראיות שאכן היו חיים כאלה (אם היו, סביר להניח שמדובר בחיידקים או ביצורים דומים); חיפוש מים קפואים מתחת לפני השטח של כוכב הלכת; וחיפוש אחר המחצבים ומשאבי הטבע שאולי יאפשרו ביום מן הימים קיום של בני אדם על המאדים.

בעת ש”קיוריוסיטי” עשתה דרכה אל המאדים, אירע רגע היסטורי בתולדות האנושות בחלל, הרבה יותר קרוב לכדור הארץ. ב-25.5.12 עגנה החללית הפרטית הראשונה בתחנת החלל הבין-לאומית, וסימלה את סוף עידן השליטה המוחלטת של סוכנויות ממשלתיות בחלל, אחרי 55 שנים. החללית “דראגון” של החברה האמריקנית SpaceX שוגרה ארבעה ימים קודם לכן מפלורידה, ולאחר שהשלימה בהצלחה את כל תמרוני החלל בפיקוח של אנשי נאס”א, קיבלה את האישור לעגון בתחנה בטיסת הניסוי. פחות מחמישה חודשים לאחר מכן כבר שוגרה “דראגון” למשימה רשמית ראשונה, והטיסה בהצלחה מאות קילוגרמים של ציוד ואספקה לתחנת החלל. את הדחיפה לטיסות הפרטיות לחלל העניק קרקוען של מעבורות החלל, שהושלם בשנה שעברה. בחברת SpaceX מקווים כי בתוך כמה שנים יוכלו חלליות “דראגון” להשלים את מלוא ייעודן, ולהטיס גם בני אדם למסלול סביב כדור הארץ.

במקביל לחיפוש אחר סימני חיים בשכונה הקרובה שלנו, נמשך ביתר שאת החיפוש אחר חיים הרחק בחלל, או לפחות אחר כוכבי לכת שעשויים להתאים לקיום חיים כפי שאנו מכירים אותם. בשנים האחרונות מתברר שמספר כוכבי הלכת סביב שמשות אחרות גדול בהרבה ממה שסברו עד כה. הגילוי של כוכב לכת דומה בגודלו לכדוה”א במערכת השמש הקרובה אלינו ביותר, אלפא קנטאורי (פורסם ב-17.10.12), רק ממחיש כמה מעט אנו יודעים על הנעשה בגלקסיה שלנו, או בניסוח אופטימי יותר – כמה גילויים רבים ומרתקים ממתינים לנו בנשים הבאות.

ממשק מוח-מכונה

אחד ההישגים המדעיים החשובים ביותר של השנה החולפת פורסם בחודש מאי. אישה שנותרה משותקת בארבעת גפיה עקב אירוע מוחי, הצליחה להפעיל בעזרת אלקטרודות שהושתלו במוחה זרוע ביונית מיוחדת. בכוח המחשבה בלבד היא גרמה לזרוע להרים כוס מן השולחן ולהגישה אל שפתיה ללגימה עצמאית ראשונה לאחר 15 שנות שיתוק. הניסוי המוצלח לא היה רק פריצת דרך טכנולוגית, אלא גם סיפק הוכחה ראשונה שאזורי התנועה בקליפת המוח נשארים פעילים, גם שנים רבות לאחר שהגוף מאבד את רוב כושר הפעילות שלו. בחודש שעבר הצליחו מדענים מאוניברסיטת פיטסברג לשחזר את הניסוי המוצלח שבוצע באוניברסיטת בראון, ופרסמו צילומים מרגשים של משותק המצליח להפעיל בדרך דומה זרוע ביונית משלו. פריצות הדרך האלה מעניקות תקווה כי בתוך כמה שנים יוכלו משותקים להיות תלויים הרבה פחות בסביבתם. סביר להניח כי ככל שהטכנולוגיה תתפתח יותר, נוכל גם לראות בני אדם שאינם משותקים שולטים על סביבתם בכוח המחשבה, בעזרת שבבים שיושתלו במוחם.

חקר שינה

הגילויים בחקר המוח רק ממחישים כמה מעט אנו יודעים על האיבר המסתורי הזה, אבל הידע שלנו על המוח הער עדיין עצום ורב לעומת ידיעותינו הדלות על מה שמתרחש בראשנו בשעה שאנו מבצעים את אחת הפעולות הנעימות ביותר – השינה. שני מחקרים ישראלים חשפו השנה טפח קטן מהעולם הסמוי הזה. מדענים ממכון ויצמן, בראשות פרופ’ נועם סובל, גילו כי המוח מסוגל לקלוט ולעבד מידע חדש בזמן השינה – וגם לזכור אותו. מחקר אחר, של פרופ’ אסיה רולס מהטכניון, גילה כי טיפול ייחודי בשעת השינה עשוי למחוק זכרונות טראומטיים. שני הניסויים נעשו בינתיים בעכברים, אבל מכיוון שאנו דומים לעכברים הרבה יותר מכפי שרובנו היו רוצים לחשוב, המחקרים האלה לא רק מספקים הצצה לפעילות המוח, אלא גם עשויים לספק הוכחת היתכנות לפעילות דומה אצל בני אדם.

חקר הסרטן

כמעט לא חולפת שנה שלא מתפרסמות בה פריצות דרך מבטיחות במאבק בסרטן, רק מעטות מהן צולחות את המעבר מהצלחה בניסוי לפיתוח טיפול של ממש. ובכל זאת – כדאי לשים לב לכמה התקדמויות שנעשו השנה בתחום, אחת מהן בוצעה בחולים ממש, ולא בבעלי חיים או בתרביות. חוקרים בארה”ב השתילו בנגיפי איידס גנים ההופכים תאים של מערכת החיסון תוקפניים ואלימים יותר כלפי גידולים סרטניים. הנגיפים המהונדסים הוזרקו לשלושה חולים סופניים בלוקמיה קשה, והצילו את חייהם. עקרון דומה שימש חוקרים מאוניברסיטת שפילד האנגלית ברתימת תאים אחרים של מערכת החיסון למאבק בתאי סרטן, ובמאמר שפורסם החודש הוצגה הצלחה של ממש בטיפול בסרטן הערמונית – בעכברים. בהקשר הזה כדאי להזכיר גם מחקר ישראלי, שבו גילו חוקרים בפקולטה לחקלאות של האוניברסיטה העברית מרכיב סוכרי בפטריית מאכל המצמצם מאוד התפתחות של גידולים, גם זה בינתיים בעכברים.

אנרגיות מתחדשות

הידלדלות מאגרי הנפט, הפחם והגז לצד שינויי האקלים ונזקי זיהום האוויר מגבירים כל העת את הצורך לפתח מקורות אנרגיה חלופיים, נקיים ומתחדשים. אחת מפריצות הדרך בתחום הושגה השנה במחקר אמריקני (בהשתתפות חוקר ישראלי), שבו חיברו החוקרים שני תהליכים. האחד – שיטה ביולוגית שפיתח ד”ר חיים וייצמן לפני יותר מ-100 שנה לייצור אצטון ואלכוהול באמצעות חיידקים. האחר – תגובה כימית המזרזת ייצור של חומרי דלק מתוצרי התגובה הראשונה. השיטה החדשה עדיין אינה יכולה להתחרות בדלקים המסורתיים מבחינת כדאיות כלכלית, אבל זה צפוי להשתנות עם התייקרות הדלקים האלה, ועם שכלול תהליכי הייצור שלה, שעליהם שוקדים כיום מהנדסים של ענקית האנרגיה BP.