פיסיקה קוונטית

מאיצי העתיד יהיו זעירים וישתמשו באנטי חומר

אנרגיה אפלה היא הכינוי שהעניקו מדענים לתופעה שגורמת להאצה בהתפשטות היקום. יש שלוש השערות שונות על אודות טבעה של האנרגיה האפלה: ייתכן שהיא אנרגיה קבועה שנובעת מן המרחב הריק עצמו (השערת הקבוע הקוסמולוגי), או שהיא אנרגיה משתנה שמקורה בשדה יסודי המצוי במרחב כולו. אבל גם ייתכן שהאנרגיה האפלה אינה קיימת כלל ושהסיבה להאצת התפשטות היקום היא שכוח הכבידה מתנהג בדרך אחרת ממה שהתיאוריות שלנו אומרות כשמדובר על טווחים בקנה מידה קוסמי. איור: Ævar Arnfjörð Bjarmason, Wikimedia.

הסימטרון – מסתורי האנרגיה האפלה

חץ הזמן פועל אחרת בעולם הקוונטי

המערך הניסויי לבחינת המוליכות התרמית של אלקטרונים המשתתפים באפקט הול הקוונטי

כמעט מושלם

אילוסטרציה. "בימים אלו" אומר פרופ' פולמן "שבהם מושקעים מאמצים עצומים בכל מדינות העולם במטרה לפתח טכנולוגיות קוונטיות, כמו למשל המחשב הקוונטי, יש חשיבות עצומה להבנת תהליכים בסיסיים שמתרחשים כאשר מבצעים על חלקיק פעולות קוונטיות שמשנות את מצבו. מקור: NASA/Sonoma State University/Aurore Simonnet.

מדידה קוונטית ייחודית בוצעה באוניברסיטת בן-גוריון

משמאל ביורן שולץ מאוניברסיטת שיקאגו וגרייסון ריץ' מאוניברסיטת צפון קרוליינה בצ'אפל היל מחזיקים את בקבוק יודיד הצזיום שבו קלטו התנגשוית חלקיקי ניוטרינו. צילום: ORNL

גלאי נויטרינו בבקבוק

תיאוריות חדשות המנסות לאחד מחשוב קוונטי ופיזיקה של המרחב־זמן עשויות לספק תובנות חדשות על מארג היקום. תרשים: Johnstone / Wikimedia.

סיביות שזורות במרחב־זמן

אילוסטרציה: numb3r.

זמן אפס

הדמייה של חור שחור. שזירה קוונטית וחורים שחורים, שתי תופעות בלתי קשורות לכאורה, עשויות להוליך את הפיזיקאים לאיחוד שזמן כה רב מצפים לו: איחוד תורת היחסות הכללית ומכניקת הקוונטים. הדמייה: Ute Kraus / Wikimedia.

חורים שחורים, חורי תולעת וסודות המרחב־זמן הקוונטי

מימין לשמאל: אמיר רוזנבלט, ד"ר מיטלי בנרג'י, ד"ר דיאנה מהלו, פרופ' עדי שטרן, ד"ר ולדימיר אומנסקי, פרופ' יובל אורג ופרופ' מוטי הייבלום. מקור: מגזין מכון ויצמן.

מנות קצובות של חום

המדענים בדקו במחקר התנגשויות אשר מתרחשות בין המולקולות. התנגשויות של אטומים נחקרו בעבר, אך אטומים – לפי הפיסיקה הקלאסית - הם כדוריים, בעוד מולקולות הן בעלות מבנה מוארך. מבנהו של גוף מתנגש משפיע על הדרך שבה הוא ינוע לאחר ההתנגשות. האם מולקולות מוארכות יתנהגו באופן שונה מאטומים כדוריים? והאם ידיעת הצורה שלהן מספיקה כדי לחזות את תוצאת ההתנגשות? אילוסטרציה: pixabay.com.

משנה טמפרטורה, משנה צורה

מאיץ החלקיקים בסרן. מקור: Techtime.

CERN מחפשת טכנולוגיות ישראליות למאיץ חלקיקים חדש

תמונה של אור הנפלט מאטום סטרונציום מיונן בודד אשר שקוע בתוך ענן קר של אטומי רובידיום. היון לכוד על-ידי שדות חשמליים שמתנדנדים בתדרי רדיו. האטומים לכודים על-ידי קרן לייזר ממוקדת. הן האטומים והן היון מקוררים לטמפרטורה של מיליונית מעלת קלווין מעל האפס המוחלט של הטמפרטורה.

אחד מול מאה אלף

הדמייה של אטום. מקור: Argonne National Laboratory / flickr

תעלומת הנויטרון

מצבי הצבירה של החומר. מתוך אתר פרס נובל

פרס נובל לפיזיקה למגלי המצבים המיוחדים של החומר

LHC - צילום יח"צ: CERN

אכזבה במאיץ בשוויץ: החלקיק שלא היה

לייזר פוגע במולקולה. איור: shutterstock

סביבוני-על

משמאל למעלה: המודים העצמיים של טיפה כפי שחושבו אנליטית. מימין למעלה: טיפת המים שנבדקה. למטה: איור אמנותי להמחשה. איור: הטכניון

איזה קול יש לטיפת מים?

למעלה: זרם חשמלי, המתנהג כמו נוזל, יוצר מערבולות (החיצים הלבנים) שחלקיקיהן מפיקות חום (באדום ובכתום). למטה: כאשר פועל הזרם על פי חוק אוהם, נוצר החום רק סביב שתי האלקטרודות שביניהן זורם הזרם (באדום ובכתום)

חשמל זורם בכפות ידיך

הדמיית השפעה חשמלית על מטוס. מתוך אתר חברת CST

סימולציה לניתוח יישומים חשמליים

כדור הארץ ככונן קשיח

מצב צבירה חדש. איור: אוניברסיטת קיימברידג'

התגלה מצב צבירה חדש בחומר דו-מימדי

סופר סימטריה. איור: shutterstock

לנקות אחרי איינשטיין

מימין: דן שקד-רנו, אביטל דרי, ד"ר שקמה ברסלר, איילת אפרתי, מתיאס בירמן, לוקה מולרי. מבנה החומר

הפיזיקה שמעבר לאופק

אירוע התנגשות שהניב זוג פוטונים שנצפו על ידי גלאי CMS בסרן

פעמי פיזיקה חדשה?

ילדים מסובבים סביבונים. איור: shutterstock

סוב נא, סוב סביבון ולמד אותנו פיזיקה

אטומים מסודרים בתוך מולקולה. צילום: מעבדות המחקר של יבמ בציריך, 2013

פיזיקאים הצליחו לשלוט בתנועת אלקטרונים במולקולה

בול לזכרו של נילס בוהר. צילום:Sergey Goryachev / Shutterstock.com

נילס בוהר, 1885 – 1962

חוקרים הראו כי שני פוטונים, הנראים כאן בתור גלים (מימין ומשמאל), יכולים להתחבר במרחק קצר זה מזה. בתנאים מסוימים, פוטונים אלו יכולים ליצור מצב הדומה למולקולה דו-אטומית, מצב המוצג על ידי צורת המשקולת הכחולה שבמרכז התנועה. איור: NIST

האם ניתן לייצר מולקולות המורכבות מאור?

התרשים השמאלי מייצג פעילות אלקטרומגנטית עם אור בדרגה הנמוכה ביותר האפשרית לפי חוקי הפיזיקה הקלאסית. מימין, חלק מהשדה האלקטרומגנטי הוקטן עוד יותר. המחיר הוא חוסר יכולת למדוד את קרן האור. אפקט זה מכונה "סחיטה" (כמו שסוחטים מיץ מתפוז) בשל הצורה האליפטית שהוא יוצר. איור: Mete Atature, אוניברסיטת קיימברידג'.

מדענים "סחטו" קרן אור – פוטון אחר פוטון

איור סכמטי של צומת מולקולארי המתפקד בתור דיודה הנוצר תוך שימוש בשטחים אסימטריים של אלקטרודה המאפשר לזרם לנוע בכיוון אחד בלבד. [באדיבות: מעבדת ברקלי ואוניברסיטת קולומביה]

דיודה ממולקולה יחידה

ניווט בעזרת שעון אטומי. איור: vectorara/Shutterstock

שעון אחד בשני מקומות בו-זמנית

הדמיה של הקוורקים בתוך חלקיק הפנטה קוורק. איור CERN

ממה בנוי החומר?

חיבור של בריון ומזון מניב חלקיק בעל חמישה קווארקים. איור: CERN

מדענים גילו חלקיק תת-אטומי לא מוכר

חלקיקי נויטרינו סטרילים. איור: רוי קלטשמידט, המעבדה הלאומית האמריקנית לורנס ברקלי

החלקיקים התיאורטיים עדיין תיאורטיים / קלרה מוסקוביץ'