Category Archives: תמונה ראשית

כנס ההתנעה של LUCIA – מאגד בין-לאומי בראשות פרופ’ חוסאם חאיק מהפקולטה להנדסה כימית ע”ש וולפסון, התקיים לאחרונה בטכניון. בכנס שנמשך יומיים השתתפו כ- 60 מומחים מישראל ומחו”ל.

תמונה קבוצתית

פעילות המאגד נועדה לשפר את ההתמודדות עם סרטן ריאות בהיבטים של אבחון מוקדם, מניעה וטיפול – בעיקר בסוגי סרטן ריאות נדירים יחסית. תוצאות פעילות המאגד יתורגמו להמלצות למדיניות, ואלה יוטמעו בתוכניות לאבחון מוקדם של המחלה ובהתמודדות יעילה איתה.

להערכת מומחים, כל 30 שניות בממוצע מת בעולם אדם מסרטן ריאות, מה שהופך מחלה זו לסרטן הקטלני ביותר מבחינת מספר הקורבנות שהוא גובה. ממוצע ההישרדות (לחמש שנים) עומד כיום על 17% לגברים ו-24% לנשים. אף שעישון נחשב לגורם סיכון משמעותי במחלה זו, סרטן ריאות מתרחש רבות גם בקרב לא מעשנים. לאור זאת יפעל המאגד לזיהוי כלל גורמי הסיכון ולפיתוח דרכים חדשות לאבחון, מניעה וטיפול במחלה.

“מאגד LUCIA יוצא לדרך בזמן הנכון ועם השותפים הנכונים,” אמר פרופ’ חאיק בפתיחת הכנס. “זכינו בשותפים מוכשרים רבים ומצוינים ממגוון תחומים ויחד נעבוד בארבע השנים הבאות, מתוך גישה רב-תחומית, כדי לקדם את הבנת המחלה ולפתח דרכים למנוע אותה, לאבחן אותה ולטפל בה טוב יותר. בפעילות הזאת לא נסתפק בהיבטים הרפואיים של המחלה אלא ניעזר במומחים בתחומי המשפט והאתיקה ובמקבלי החלטות כדי לממש את הממצאים שלנו לטובת החברה כולה.”

מימין לשמאל: פרופ’ יובל שקד ופרופ’ חוסאם חאיק מהטכניון עם פרופ’ ג’ונתן סלימן מאוניברסיטת היידלברג

המאגד, בהובלת הטכניון, הוקם במימון תוכנית Horizon Europe של האיחוד האירופי – תוכנית התומכת בשיתופי פעולה בין-לאומיים הצפויים לספק פתרונות טכנולוגיים מעשיים לאתגרי התקופה ובמימון של 14.6 מיליון יורו. שותפים בו 22 גופים אקדמיים ואחרים הפועלים יחד למיפוי גורמי הסיכון לסרטן ריאות תוך התמקדות בשלושה היבטים: גורמי סיכון אישיים ובהם אורח חיים וחשיפה למזהמים; גורמים חיצוניים ובהם סביבה עירונית ובנויה, תחבורה, אקלים והיבטים חברתיים; ותגובות ביולוגיות ובהן הזדקנות ושינויים גנטיים, אפיגנטיים ומטבוליים. לשם כך עובדים מומחי המאגד על הבנת המנגנון המולקולרי של המחלה, איתור מאגרי המידע הרלוונטי וניתוחם ועוד.

המשנה לנשיא הטכניון למחקר, פרופ’ קובי רובינשטיין, אמר כי “כיום אנחנו מבינים שמחקר בסיסי אינו מספיק; האקדמיה חייבת לקיים קשר צמוד עם השטח – תעשייה, בתי חולים וכל גוף רלוונטי אחר. כשקשר כזה אינו מתקיים קשה מאוד ליישם, לטובת האנושות, מחקרים בסיסיים הנערכים באקדמיה. אני אומר את זה מניסיון – לפיתוח שלי בתחום האופטיקה נדרשו 12 שנים כדי להפוך למציאות. הטכניון פועל כיום מתוך אסטרטגיה ברורה של הנמכת החומות בין אקדמיה לתעשייה ואנחנו כבר רואים את הפירות – הטכניון הוא האוניברסיטה המובילה בישראל מבחינת מספר חברות הסטארטאפ היוצאות ממנו. המאגד שלכם מבטא היטב את הרוח הזאת ולכן אני מבקש מכם – אל תעצרו לפני שתגיעו ליישום העבודה המחקרית שתעשו, כלומר לתרגום של הממצאים שלכם למוצרים ושיטות שיצילו את חייהם של חולי סרטן ריאות.”

את המאגד מוביל כאמור פרופ’ חאיק (coordinator) עם חברי קבוצת המחקר שלו: ד”ר יואב ברוזה (מנהל הפרויקט), ליאת צורי (מנהלת אדמיניסטרטיבית) ומנהל המעבדה ואלא סליבא. במאגד שותף פרופ׳ יובל שקד מהפקולטה לרפואה ע”ש רפפורט, החוקר את מנגנוני הסיכון של סרטן הריאות לטובת אבחון מוקדם של המחלה.

לפני חמישים שנה השלימה דפנה שאשא דוקטורט בפקולטה למתמטיקה בטכניון בהנחייתו של פרופ’ אבי ברמן. כעת, 35 שנים לאחר מכן, נכדה בן ה-24 נעם קרופניק הוא סטודנט למדעי המחשב ומתמטיקה במסגרת תוכנית הטכניון למצוינים ומתחיל להשתתף במחקר בהנחייתו של פרופ’ ברמן.

דפנה שאשא נולדה בחיפה להורים שעלו מרוסיה. בתיכון היא בחרה במגמת ספרות אבל בהמשך השתקעה באהבתה הגדולה – מתמטיקה. לאחר התואר השני היא המשיכה ללימודי דוקטורט, אך אלה הופסקו מכיוון שחשה שהיא זקוקה לזמן כדי לטפל בילדיה. לאחר 10 שנים דפנה חזרה לטכניון ללימודי הדוקטורט, בהנחיית הפרופסורים אבי ברמן ודניאל הרשקוביץ, והשלימה אותו. היא לימדה במכללת תל חי ושם, לדבריה, הבינה לראשונה כמה חשובה המתמטיקה. חשובה למה? “להכול. הכול מבוסס על מ

בתמונה, מימין לשמאל: חיה קרופניק, נעם קרופניק, פרופ’ אבי ברמן ודר’ דפנה שאשא בכנס בחיפה

תמטיקה, ולכן ידע מתמטי הוא בסיס חיוני לתחומים רבים במדע ובהנדסה.”

“גדלתי במשפחה של לימודים, חשיבה והמון מתמטיקה,” מספר נעם, “והמתמטיקה עניינה אותי מגיל צעיר.” בכיתה ג’ הוא אובחן כמחונן ונכנס לתוכנית המחוננים במכללת אורנים. “שם נתקלתי בפעם הראשונה במתמטיקה שדורשת חשיבה מעמיקה, הבנה אמיתית, ונמשכתי לזה.” בכיתה ח’ הוא השתתף בנבחרת ישראל הצעירה במתמטיקה ובכיתה ט’ הצטרף לתוכנית הנשיא למדעני וממציאי העתיד, שהתקיימה בטכניון.

הטכניון לא היה זר לנעם מפני שסביו, סבתו והוריו למדו בטכניון. אביו חגי השלים תואר ראשון ושני בפקולטה להנדסת חשמל ואימו חיה – תואר ראשון בפקולטה למתמטיקה ותואר שני בפקולטה למדעי הנתונים וההחלטות שנקראה אז הפקולטה לתעשייה וניהול. יותר מכך – הם הכירו בטכניון, ונעם עצמו נולד כשהתגוררו בדירת סטודנטים בתקופת לימודיהם.

בלימודיו בתוכנית הנשיא התוודע נעם כנער לפרופ’ ברמן, שלימד קורס באלגברה מודרנית. “הייתי בן 15 והקורס פתח לי את העיניים. מייד הבנתי שיש לנו עסק עם ‘נפיל מתמטיקה’ שמאחוריו עשייה עצומה בתחום. מכיוון שסבתא שלי היא מתמטיקאית שלמדה בטכניון, שאלתי אותה אם היא מכירה את פרופ’ ברמן.”

התשובה הייתה חיובית. “בפעם הראשונה נפגשנו כשני סטודנטים בפקולטה למתמטיקה בטכניון,” מספרת דפנה על ההיכרות עם פרופ’ ברמן. “לימים המשכתי ללימודים מתקדמים והוא כבר היה חבר סגל, ורק טבעי היה שהוא ינחה אותי. לכן, כששמעתי שהנכד שלי לומד אצל אבי, זאת הייתה התרגשות גדולה.”

במהלך לימודיה נישאה דפנה לשאול שאשא ז”ל, שלמד רפואה באוניברסיטה העברית ובהדסה. שאשא התמנה לפרופסור בטכניון, בפקולטה לרפואה, וגם ניהל את המרכז הרפואי לגליל בנהריה בשנים 2006-1987. הוא עסק רבות בנושא של רפואה ורופאים יהודים בשואה וייסד כנסים בנושא זה. במרכז הרפואי לגליל הוא הקים את בית החולים התת-קרקעי – יוזמה שהצילה חיים בימי מלחמת לבנון השנייה. פרופ’ שאשא הלך לעולמו בנובמבר 2021, ונעם זוכר אותו כסבא קרוב ואוהב, והאיש החכם ביותר שאי פעם פגש.

לשאול ולדפנה ארבעה ילדים – חיה, ענת, הדס ויואב – ו-11 נכדים. נעם, בנה של  חיה, הוא בכור הנכדים, והקשר בינו לבינם תמיד היה חזק ומשמעותי.

נעם שירת כמתכנת ביחידת אופק בחיל האוויר – “שירות נפלא עם המון טכנולוגיה ואתגרים.” הוא השתחרר ב-2019 וטס לטיול באוסטריה עם סביו האהובים שאול ודפנה. “הקשר איתם תמיד היה חזק ומשמעותי, והתייעצתי איתם בכל תחנה שבה נדרשו החלטות רציניות.”

בתמונה, מימין לשמאל: נעם קרופניק, פרופ’ אבי ברמן ודר’ דפנה שאשא בכנס בחיפה

על הלימודים בטכניון הוא החליט בלי התלבטויות משמעותיות. “לא לחצו עלי במשפחה, וסבא אפילו נהג לומר לי תמיד לבחור בעצמי. ‘תעשה מה שאתה אוהב,’ הוא היה אומר, ‘ותאהב מה שאתה עושה’. אבל אני דור שלישי למתמטיקה בטכניון, ומן הסתם המורשת הזאת השפיעה עלי.”

בין הצבא לטכניון הוא הספיק לעבוד במשך שנה בפיתוח בחברת סטארט-אפ ולטייל בדרום אמריקה – טיול שנקטע בשל מגפת הקורונה. הוא הגיש מועמדות לתוכנית המצוינים – והתשובה החיובית לא איחרה לבוא.

תכנית הטכניון למצוינים מונה כ-400 בוגרים המשתלבים בחזית התעשייה והאקדמיה מתוכם רבים חברי סגל במוסדות המובילים בכל רחבי העולם ובפרט 11 בטכניון.

“תוכנית הטכניון למצוינים היא באמת מסגרת נפלאה למי שאוהב ללמוד,” הוא אומר. “יש כאן גברים ונשים מכל המגזרים, במנעד רחב של גילים ועם שלל עיסוקים ותחומי עניין – אני למשל השלמתי בגרות בפיזיקה ובמוסיקה – ומנגן בגיטרה, פסנתר, בס ותופים. מה שמשותף לרבים מאיתנו הוא שיש לנו שאיפות גדולות: לשנות משהו משמעותי בעולם. אף אחד לא ממהר לסיים את התואר במהירות, ולפחות לגביי אין ספק –אם לא יהיו הפתעות, אני אמשיך לתואר שני לפחות. ”

נעם, חיה, דפנה ופרופ’ ברמן נפגשו ב-26 בינואר בכנס לכבוד יום הולדתו ה-80 של פרופ’ ברמן.

הכנס התקיים במרכז חמ”ה – המרכז לחקר מחוננות ומצוינות באוניברסיטת חיפה.

פיתוח חדש של חוקרי הפקולטה לפיזיקה והמכון למצב מוצק בטכניון: הֶתְקֵן ראשון מסוגו הפולט באופן רציף פוטונים בודדים וזהים במצבי אשכול שזורים. הפיתוח החדשני, שהתפרסם בכתב העת Nature Photonics, הוא הישג נוסף בשרשרת ההישגים המדעיים של קבוצת המחקר של פרופ’ דוד גרשוני. המחקר בוצע בהובלתו של ד”ר דן קוגן ובהשתתפותם של ד”ר זו-אן סו וד”ר עודד קנת.

פרופ’ דוד גרשוני

פוטון הוא חלקיק אור, ופירוש הדבר שהוא החלק היסודי של האור – לא יתכן “אור מחצי-פוטון”. כמות האנרגיה שנושא פוטון בודד קרויה קוונטה – היא גדלה ביחס ישר לתדירות האור ונמצאת ביחס הפוך לאורך הגל של האור.

פוטונים שזורים (entangled photons) הם פוטונים המקיימים ביניהם קשר קוונטי ייחודי – מדידת מצבו של אחד מקבעת את מצבם של האחרים גם אם הם נמצאים מרחק שנות אור רבות מהפוטון הנמדד. במילים אחרות, מגבלת מהירות האור אינה חלה כביכול על הקשר בין פוטונים שזורים.

שזירות קוונטית בין חלקיקים נובעת מהתיאוריה הפיזיקאלית של מכניקת הקוונטים שנוסחה על ידי נילס בוהר, ורנר הייזנברג וארווין שרדינגר בשנות ה-20 של המאה הקודמת. בניגוד למכניקה הקלאסית, תורת הקוונטים איננה דטרמיניסטית והיא מתארת את הטבע באופן הסתברותי. אלברט איינשטיין התנגד לרעיון זה וטען כי “אלוהים איננו משחק בקוביות”. הוא טען שתורת הקוואנטים איננה שלמה והתווכח על כך במשך שנים רבות  עם נילס בוהר שהגן על התורה החדשה. מספרים שבוהר השיב לו: “איינשטיין, אל תגיד לאלוהים מה לעשות”.

ב-1935 ניסח איינשטיין את התנגדותו במאמר נודע שפרסם עם בוריס פודולסקי ונתן רוזן, לימים ממייסדי הפקולטה לפיזיקה בטכניון והדיקן הראשון שלה. המאמר זכה לכינוי “פרדוקס EPR” – האותיות הראשונות בשמות המחברים איינשטיין, פודולסקי ורוזן. הפרדוקס התבטא בכך שאם אכן קיימת שזירות, הרי שדי במדידת חלקיק במקום מסוים בכדי לקבוע את מצבו של חלקיק השזור אליו במקום אחר. מדובר בהשפעה מיידית שאינה כפופה כביכול למגבלת מהירות האור, דבר הנוגד את חוקי הטבע לפי תורת היחסות. לכן הסיק איינשטיין שמכניקת הקוונטים איננה תורה מלאה, ואת השזירות כינה “מעשה כשפים במרחב” (spooky action at a distance). נילס בוהר טען בתגובה כי אותה פעולה מרחוק דווקא אפשרית משום שאינה מבוססת על “השפעה מכאנית” אלא על “השפעה לוגית”. איינשטיין לא נותר חייב והגדיר את תגובתו של בוהר כ”פלפול תלמודי”.

ד”ר דן קוגן

בשנת 1962 הראה הפיזיקאי האירי ג’ון בל כי את מחלוקת איינשטיין-בוהר אפשר לבדוק באופן ניסויי. הוא הוכיח כי אם הקורלציות המדודות בין שני חלקיקים סותרות אי-שוויון מתמטי, שני חלקיקים אלה חייבים להיות שזורים. הרעיון של בל נבדק בשורה של ניסויים שנערכו בשנות ה-70, ה-80 וה-90 של המאה הקודמת על ידי ג’ון קלאוזר, אלן אספה ואנטון ציילינגר, חתני פרס נובל לפיזיקה ב-2022. הפרס, שניתן להם על “ניסויים עם פוטונים שזורים, הוכחת סתירת אי השוויון של בל והחלוציות במדע האינפורמציה הקוואנטית”, מבטא את הכרת הקהילה המדעית בצדקתו של נילס בוהר ובחשיבותה של תופעת השזירות הקוונטית.

העבודה הנוכחית של קבוצת המחקר של פרופ’ גרשוני מהווה הלכה למעשה את הדרך הטובה ביותר כיום לייצר באורח דטרמיניסטי פוטונים שזורים ולהשתמש בהם לצורכי עיבוד אינפורמציה קוונטית.

בפקולטה לפיזיקה בטכניון התפרסמו בעבר מחקרים מובילים בתחום חשוב זה, ראשית על ידי פרופ’ מחקר אשר פרס ז”ל, פיזיקאי בעל שם עולמי בעל תרומות עצומות בעיבוד אינפורמציה ובטלפורטציה קוונטית. לאחר מכן המשיכו בכך פרופ’ דוד גרשוני, פרופ’ נתנאל לינדנר ופרופ’ יוסי אברון.

ההתקנים שפיתח פרופ’ גרשוני מבוססים על נקודה קוונטית (Quantum Dot) במוליך למחצה. בשל ממדיהן הננומטריים של הנקודות הקוונטיות הן מסוגלות לכלוא אלקטרונים ברמות בדידות, בדומה לרמות האלקטרוניות של האטום, ולכן הן קרויות גם “אטומים מלאכותיים”. כאשר פולס של אור פוגע בנקודה הקוונטית הוא גורם למעבר של אלקטרון מרמת היסוד לרמה מעוררת, וכאשר האלקטרון ש

ד”ר זו-אן סו

ב לרמת היסוד נפלט פוטון אחד באנרגיה המתאימה להפרש האנרגיה בין הרמה האלקטרונית המעוררת לרמת היסוד האלקטרונית. אנרגיה זאת מגדירה בדיוק רב את אורך הגל (או צבעו) של הפוטון.

בשנת 1999 הדגימה קבוצת המחקר של פרופ’ גרשוני לראשונה כי נקודה קוונטית יכולה להיות מקור אור של פוטונים בודדים הנפלטים על פי דרישה. ב-2005 הדגימה הקבוצה יצירה של זוגות של פוטונים שזורים, ובשנת  2016 הוכיחה הקבוצה כי נקודות קוונטיות יכולות להוות התקנים הפולטים אשכולות של פוטונים שזורים באופן דטרמיניסטי.

על מחקריו פורצי הדרך זכה פרופ’ גרשוני בשנת 2012  בפרס ההתקן הקוונטי של האגודה היפנית ISCS, בשנת 2014 בפרס לנדאו למדעים ואמנויות בתחום הפיסיקה ובשנת 2021 בפרס למחקר מהקרן הגרמנית ע”ש אלכסנדר פון הומבולדט.

בעבודה הנוכחית מעוררים החוקרים נקודה קוונטית בודדת באופן מחזורי כ-500 מיליון פעמים בשנייה, באמצעות פולסי לייזר קצרים. בתגובה לכל פולס פולטת הנקודה פוטון בודד. תזמון הפולסים, עוצמתם, גודלם וכיוונו של השדה המגנטי החיצוני הפועל על הנקודה הקוונטית מתוכננים כך שהפוטון הנפלט שזור עם הפוטון שנפלט לפניו ועם זה שייפלט אחריו וכך נוצרת שרשרת ארוכה מאד של פוטונים שזורים במצב אשכול. החוקרים הראו שכל עשרה פוטונים עוקבים בשרשרת שזורים ביניהם. יתר על כן, הם הצליחו לראשונה לתכנן את ההתקן כך שהפוטונים הנפלטים ממנו יהיו כמעט זהים לחלוטין זה לזה (indistinguishable photons). תכונה זאת חשובה ביותר, שכן  היא מאפשרת (בעזרת התאבכות) אינטראקציה בין שני פוטונים מאותו מצב אשכול או בין שניים ממצבי אשכול שונים. בכך ניתן ליצור מצבי אשכול גדולים יותר ובעלי קישוריות גדולה יותר, תכונות חשובות ביותר לצורך שימוש במצבי האשכול בעיבוד אינפורמציה קוונטית.

ד”ר עודד קנת

פרופ’ גרשוני מסביר כי להישג המדעי של בניית “מכונת תפירה השוזרת פוטונים” תיתכנה השלכות יישומיות מרחיקות לכת. לדבריו, “שזירות היא תנאי חיוני בפעולה של מחשבים קוונטיים, תקשורת קוונטית וטלפורטציה, ואנחנו לא מציגים כאן קונספט בלבד אלא התקן פיזי פועל שיכול להשתלב במערכות כאלה. מאחר שהטכנולוגיות הקיימות כיום במחשוב, בתקשורת, באחסון מידע וכן הלאה מבוססות ממילא על מוליכים-למחצה, ההישג שלנו המבוסס על מוליך למחצה מתכתב היטב עם עולם ההייטק העכשווי. להערכתי יש כאן תרומה משמעותית לקראת יישומים של טכנולוגיה קוונטית בשימוש נרחב בעתיד הלא רחוק”

המחקר נערך בתמיכת הנציבות האירופית למחקר (ERC) והקרן הלאומית למדע (ISF).

לקריאת המאמר – לחצו כאן