מוליכות העל התגלתה על-ידי פיזיקאי הולנדי בשם האיקה קמרלינג אונס
בשנת 1911, כאשר הוא גילה שבטמפרטורות נמוכות מאוד (4 מעלות קלווין, משמע 4 מעלות מעל האפס המוחלט, שהם -269 מעלות צלזיוס מתחת לאפס), ההתנגדות החשמלית של הכספית הופכת לאפס ואז נוצרת “מערכת מושלמת” אשר ניצולת האנרגיה שלה מכסימלית.
היישום של תגלית זו משומש כיום ביישומים אשר דורשים זרם חשמלי חזק במיוחד ולכן עלולים להתחמם. כמו כן משתמשים במוליכות העל ליצירת שדות מגנטיים חזקים במיוחד – כמו למשל במכשיר ה-MRI, כאשר קירור הרכיבים החשמליים עד לאיזור האפס המוחלט נעשה בעזרת טבילתם בתוך אמבטיית הליום נוזלי.
במשך השנים הצליחו מדענים להגיע לטמפרטורות גבוהות יותר ליצירת מוליכי-על אך לא הצליחו להגיע ליצירת מוליך-על בטמפרטורת החדר. הסיבה לכך היא בעיקר בגלל חוסר ההבנה מה באמת קורה בתופעת מוליכות העל. אחד המכשולים העיקריים לכך היא מה שנקרא “בעיית הסימן”, בעיה חישובית מורכבת של נתונים רבים חיוביים ושליליים, בעיה שנחשבת בלתי פתירה גם בתחומים רבים אחרים.
לאחרונה, חוקר ישראלי בשם ד”ר ארז ברג ממכון וייצמן הצליח, בעת שעשה את השתלמות הפוסט-דוקטורט שלו באוניברסיטת הרווארד, למצוא מודל אשר יסכם רק את מסלולי האלקטרונים החיוביים. המודל שלו יכול לאפשר התמודדות טובה יותר בעתיד עם בעיית הסימן המאתגרת.

קישור לידיעה-אתר הידען

קישור למאמר- אתר science

מהי מוליכות-על? (התנגדות חשמלית קרובה לאפס)

שיתוף פעולה של צוות מדענים אמריקאי בראשות פרופ’ וולפגאג קטרל וצוות מדענים גרמני בראשותו של פרופ’ יורליך שניידר הצליח להדגים בפעם הראשונה אי פעם מקרה שבו חומר נמצא בטמפרטורה שהיא מתחת לאפס המוחלט (משמע מתחת לאפס מעלות קלווין).
המדענים יצרו גז קוונטי מאטומי אשלגן בעזרת אלומות לייזר ומגנטים ובעזרת שינוי קיצוני בשדות המגנטים העבירו את האטומים מרמת האנרגיה הנמוכה ביותר האפשרית לרמת האנרגיה הגבוהה ביותר האפשרית. על מנת שהמערכת לא תקרוס לתוך עצמה בגלל כוח המשיכה העוצמתי שהתרחש, לכדו המדענים את האטומים עם אלומות לייזרים- כך נשמרה יציבות המערכת
ונוצר גז שנמצא בטמפרטורה של כמה מיליארדריות המעלה מתחת לאפס קלווין, האפס המוחלט.
על מנת לחשוב על תוצאותיו של הניסוי בצורה נכונה, צריך להבין שלא תמיד מעלות נמוכות, משמע מתחת לאפס, משמעותן קור ולא תמיד מעלות גבוהות משמעותן חום. הסיבה לכך היא שסולם קלווין מבוסס על הסתברות ולא על מידת חום. לכן טמפרטורה מתחת לאפס המוחלט היא חמה יותר מכל טמפרטורה בעלת ערך מעלות גבוה יותר (מהסיבה שבמערכות קוונטיות האנטרופיה, הסדר, יורד ככל שאנרגיית החום עולה-מה שמוביל לטמפרטורה קוונטית שלילית).
במצב שכזה, חוקי הפיזיקה הרגילים משתנים לגמרי ומערכות שאינן אפשריות בטמפרטורות גבוהות יותר הופכות להיות אפשריות. כוח הכבידה מתבטל גם הוא. נתונים אלו גרמו למובילי המחקר לשער ש”האנרגיה האפלה”, שאיננו יודעים את משמעותה, מדגימה מצב שכזה. המשך מחקר בתחום הזה יכול לגלות איזור שבו חוקי הפיזיקה שלנו מתבטלים ומתגלה עולם אחר לגמרי.

קישור לידיעה בעברית- אתר הידען

קישור לידיעה באנגלית- אתר nature

על מנת לייצר פצצת אטום יש צורך אספקה גדולה של אורניום ובזיקוק שלהם.
99.3% מהאורניום בטבע הוא איזוטופ האורניום 238 (משמע שיש לו 92 פרוטונים ו-146 ניטרונים בגרעין) ואילו רק 0.7% הוא איזוטופ האורניום 235 (בעל 92 פרוטונים, אך רק 143 ניטרונים בגרעין)– כשהוא האיזוטופ הנדרש לייצור פצצת אטום.

הדרך להפריד ביניהם היא לנצל את זה ש-235 קל באחוז יותר מ-238 (בגלל שיש לו פחות ניטרונים). במלחמת העולם השנייה עשו זאת בעזרת פעפוע גזי- משמע הפיכת האורניום לגז ואז הרצתו בצינורות של מאות קילומטרים כשה-235 מגיע יותר מהר ואותו אוספים. כך מבצעים את התהליך עד שמגיעים מריכוז של 0.7% לאורניום מועשר שריכוז ה-235 הוא 90% ואז הוא מתאים לייצור פצצה גרעינית. פעפוע גזי דורש אנרגיה אדירה להנעת הגז.

טכנולוגיה חדשנית יותר משתמשת בצנטריפוגות אשר מסובבות מבחנות המכילות אורניום במהירות אדירה של 100,000 סיבובים לדקה כשהאורניום 238 שוקע לתחתית וה-235 נאסף מלמעלה (יותר מ-50% מהעשרת האורניום משומש בדרך זו מאחר שהיא יותר חסכונית בחשמל).
1000 צנטריפוגות אשר פועלות במשך שנה יכולות להספיק להפקת די אורניום מועשר לצורך ייצור פצצת אטום אחת.

טכנולוגיה חדשה ששוכללה על-ידי האוסטרליים היא שימוש בקרן לייזר מדויקת, אשר מנצלת שינוי זעיר באנרגיה בין קליפות האלקטרונים של אורניום 235 ואורניום 238 ועוקרת אלקטרונים מקלפיה של אורניום 235 בלבד. היינון הזה מאפשר להפריד בקלות את האורניום 235 מהאורניום 238.

בשנת 1975 גנב מהנדס אטום בשם א’ ק’ חאן שרטוטים של מתקן צנטריפוגה ומרכיבים של פצצת אטום מהולנד ומכר אותם לממשלת פקיסטן, עיראק, איראן, קוריאה הצפונית ולוב- ומכאן התחיל כל הבלגן…

קצת על האורניום

איך פועלת פצצת ביקוע גרעיני (פצצת אטום)

סופרנובה היא תופעה שבה כוכב מאסיבי, בגודל של כ-10 מסות שמש ומעלה, מתפוצץ. בגלקסיית שביל החלב מתפוצצים כשני כוכבים כל מאה שנה.
הפיצוץ מביא לזהירת הכוכב ולפליטה של חלקיקי נייטרינו, חלקיקים ניטרליים ממשפחת הלפטונים אשר נוצרים מהתמזגות של פרוטון ואלקטרון.
הנייטרינו יוצרים כפלים במרחב-זמן אשר נקראים גלים גרביטציוניים (גלי כבידה).
צוות בראשות פרופ’ כריסטיאן אוט, מהמכון הטכנולוגי בקליפורניה, הריצו סימולציות והגיעו למסקנה שתדירות האוסילציה של חלקיקי הנייטרינו והגלים הגרביטציוניים הנפלטת בסופרנובה של כוכב זהה למהירות סיבובו (במידה ואכן ליבתו מסתובבת מהר לפני שהוא מתפוצץ).
הגילוי הזה יכול לתרום להבנת הסיבה לסופרנובה, שהיא עדיין איננה ברורה ולקשר לסיבוב המהיר של הכוכב לפני התפוצצותו.

קישור לידיעה- sciencedaily

מהי סופרנובה?

מהו חלקיק הניטרינו?