רשימת קיצורי מקלדת
צור קשר | English
שנה גודל כתב: + -

קרינת סינכרוטרון

קרינת סינכרוטרון
הוועדה הלאומית לקרינת סינכרוטרון, מיסודה של האקדמיה, עושה לקידום הפעילות המחקרית בנושא, ומשמשת ככתובת עיקרית לקבלת מידע חשוב ולהפצתו בקרב חוקרים בישראל בתחום זה. בין היתר הוועדה בוחנת את הפעילות המדעית של קבוצות המחקר מישראל במתקן האירופי לקרינת סינכרוטרון - ESRFי (European Synchrotron Radiation Facility). 

ההסכם בין ישראל ל-ESRF נחתם לראשונה בשנת 1999, בסיועו של פורום תל"ם בראשות פרופ' יעקב זיו, נשיא האקדמיה דאז, כנציג האקדמיה, ובהשתתפות ות"ת, משרד המדע ומשרד התעשייה והמסחר. בשנים 2004 ו-2009 חודש החוזה לחמש שנים נוספות בכל פעם בתמיכת הות"ת והגופים הנוספים. על פי ההסכם, ישראל, בדירוג של חבר-עמית, שילמה ל-ESRF כ-1% מעלויות התפעול והשדרוג של המתקן (כ-900,000 אירו) לשנה.
 
בשנים האחרונות, הודות למצוינותן המדעית של הצעות המחקר שהוגשו לוועדות המדעיות של ה-ESRF, הוענקו לחוקרים הישראלים זמני שימוש במתקן הרבים בשיעור ניכר מחלקה היחסי של ישראל בהוצאות התפעול של המתקן. כדי לבחון את דעתם של החוקרים בישראל על מהות ההתקשרות של מדינת ישראל עם ה-ESRF ועל רמתה, תוך התייחסות למתקני סינכרוטרון אחרים בעולם, יזמה הוועדה הלאומית לקרינת סינכרוטרון כינוס שהתקיים ב-6 ביוני 2013 באקדמיה בירושלים.
 
השתתפו בכינוס נשיאת האקדמיה דאז פרופ' רות ארנון, המנהל הכללי של ESRF ד"ר פרנצ'סקו סטה, מנהלים מדעיים של ה-ESRF - ושל מתקן הסינכרוטרון במזרח התיכון (SESAME) - ד"ר הרולד רייכרט וד"ר ארהרד הוטל, וחוקרים ישראלים משתמשי קרינת סינכרוטרון בכירים וצעירים. בדיון שהתקיים בסיומו של הכינוס הביעו מרבית המשתתפים את רצונם להמשיך את ההתקשרות ההדוקה עם ESRF, ואף לשאוף ולהגדיל את השתתפותה של ישראל ב-ESRF, כדי שיהיה אפשר לעמוד בדרישה לשימוש רב יותר של החוקרים הישראלים במתקן.
 
בעקבות הכינוס ובעידוד האקדמיה וות"ת נחתם באוגוסט בטקס חגיגי, בראשות נשיאת האקדמיה דאז פרופ' רות ארנון והמנהל הכללי של ה-ESRFיד"ר פרנצ'סקו סטה הסכם חדש עם ה-ESRF לחמש שנים, ולפיו הגדילה ישראל את התחייבותה ל-1.5% מתקציב המתקן.
 
הוועדה הלאומית משתתפת בתהליך קבלת ההחלטות ב-ESRF דרך נציגיה במועצה - פרופ' נעם אדיר (יו"ר הוועדה מהטכניון) - ובוועדת הכספים - ד"ר מאיר צדוק (האקדמיה). עוד חוקרים ישראלים פעילים בוועדות ניהול ותכנון שונות של ה-ESRF, למשל: פרופ' עדה יונת (מכון ויצמן למדע) שימשה בעבר חברה בוועדה המדעית המייעצת העליונה של ה-ESRF; בשנים 2012 ו-2013 השתתף פרופ' יואל זוסמן (מכון ויצמן למדע) כחבר בקבוצת עבודה לתכנון רב-שנתי, הדנה בכיווני התפתחות עתידיים של המתקן. פרופ' זוסמן ייצג בקבוצה את כל המדינות בדרג חבר-עמית (פולין, אוסטריה, פורטוגל, Centralsync [המאגד את צ'כיה סלובקיה והונגריה] וישראל).
 
מדענים מישראל חברים גם בוועדות של שיפוט הצעות המחקר ובוועדות ההערכה המדעיות של המתקן. עבודתה של פרופ' עדה יונת בתחום חקר הריבוזום, שעליה זכתה בפרס נובל בכימיה לשנת 2009, נעשתה ברובה הגדול במתקן ה-ESRF. גם פרופ' דן שכטמן, חתן פרס נובל בכימיה לשנת 2011, השתתף בוועדות של ה-ESRFי– והוא תומך נלהב של השימוש בקרינת סינכרוטרון במחקרים מדעיים והנדסיים.
 
ה-ESRF מצוי עתה בתהליך של שדרוג פיזי מקיף, שנועד לעדכן את ביצועי המתקן ולשמור על מקומו כמוביל העולמי במחקר בתחומים אלו.
 
השלב הראשון הסתיים ב-2015, והמתקן כבר מתנהל במתכונתו החדשה, עם תחנות עבודה חדשות לחלוטין. במסגרת השדרוג הוכנסו לשירות קווי-קרן (beamlines) חדשים בעלי יכולות מדידה ייחודיות, והם מן הטובים בעולם. השלב השני של שדרוג המתקן נמצא בשלבי תכנון, וסיום העבודות מתוכנן ל-2023. השינויים שייעשו במתקן יכללו העלאה של שטף הפוטונים ושל הקוהרנטיות שלהם פי 40 עד 100 מהקיים היום. השדרוג, כך מאמינים, יאפשר את פיענוח מבנה החומר לעומק רב וברמת הפרדה אטומית גבוהה. בשלב השני של השדרוג ייסגר המתקן למשך של כמעט שנה, החל מהמחצית השנייה של 2018.

הוועדה הלאומית לקרינת סינכרוטרון מנהלת קשרים גם עם הארגון האירופי של משתמשי סינכרוטרון - ESUOי (European Synchrotron Users Organization). הארגון הוקם לפני כשבע שנים כדי לשפר את יכולת הגישה של כלל המדענים האירופים המשתמשים בקרינת סינכרוטרון (כ-10,000 מדענים בכל תחומי מדעי הטבע, מדעי החיים וההנדסה) לכל מתקני הסינכרוטרון האירופיים, בעיקר באמצעות הגדלת המשאבים הכספיים שיועמדו לרשות המשתמשים, אך גם כגוף מרכזי המייעץ להנהלות המתקנים בנוגע לצורכי המשתמשים. פרופ' בועז פוקרוי, חבר הוועדה, מייצג את ישראל ב-ESUO.
 
פרטים על ה-ESRF באתר האינטרנט: www.esrf.fr 
 
הוועדה הלאומית הוזמנה להשתתף במיזם רב-לאומי חדש, ה-XFEL, שהוא לייזר אלקטרונים חופשיים הפולט קרינה בתחום קרני-X. מתקן חדשני זה מוקם עתה במעבדות DESY בהמבורג שבגרמניה. המתקן יספק קרינת X קוהרנטית בפעימות שעצמתן גבוהה בסדרי גודל רבים מאלה שאפשר לקבל היום במתקני הסינכרוטרון המתקדמים ביותר. במסגרת פעילות זו ביקר בארץ (ב-2011) ראש המיזם פרופ' מאסימו אלטרלי, בהזמנת האקדמיה, לדיונים עם ועדת הסינכרוטרון. פרופ' אלטרלי נשא הרצאה על מיזם ה-XFEL האירופי בבית האקדמיה בהשתתפות עשרות חוקרים מכל הארץ. הוועדה עוקבת בעניין רב אחר התפתחות המיזם, אשר הוקם רשמית כחברה גרמנית בסוף 2009, ובוחנת את האפשרויות להשתלבות מדענים מישראל במיזם; לפי שעה החליטה הוועדה לא להמליץ על הצטרפות ישראל כחברה מלאה במיזם.
 
פרטים נוספים על ה-XFEL באתר האינטרנט: www.xfel.eu
 
המתקן לקרינת סינכרוטרון במזרח התיכון - SESAME (ססמ"י)
SESAMEי(Synchrotron-light for Experimental Science and Application in the Middle East) הוא מתקן סינכרוטרון מחקרי המוקם עתה בירדן בהשתתפות מדינות האזור, כולל ישראל. היזמה להקמתו באה מארגון MESCי(Middle Eastern Scientific Committee) ומכמה חוקרים בגרמניה, בארצות הברית ובישראל. הוועדה הלאומית לקרינת סינכרוטרון, האקדמיה ומשרד המדע הצטרפו ליזמה זו מתחילת דרכה בשנת 1997.
 
מטרת יוזמי המתקן היא לקדם את הפעילות המדעית בנושא באמצעות שיתוף פעולה מדעי בין מדעני האזור ובכך לתרום גם לגישור ולהבנה בין ישראל לשכנותיה. מועצת ססמ"י (SESAME), הפועלת בחסות אונסק"ו, החליטה שהמתקן יוקם בירדן, באלאן שליד עמאן. טקס הנחת אבן הפינה היה בינואר 2003. בשנת 2004 הוקמה ועדת ססמ"י במשרד המדע והיא עוסקת בהיבטים המנהליים הקשורים במתקן ובהשתתפות ישראל בו. בראשה עומד פרופ' אליעזר רבינוביץ, וחבר בה פרופ' משה פז-פסטרנק, נציג הוועדה הלאומית לקרינת סינכרוטרון, המוסיפה לסייע בפן המדעי של המתקן ובקידום הקמתו. הפרופסורים רבינוביץ ופז-פסטרנק מייצגים את ישראל במועצת ססמ"י הבין-לאומית. לישראל נציגים אחדים גם בוועדות אחרות של ססמ"י.
 
המדינות החברות האחרות הן איראן, בחריין, טורקייה, ירדן, מצרים, פקיסטן, קפריסין והרשות הפלסטינית. מלבד המדינות החברות מסייעות בתכנון ובהקמה כמה מדינות במעמד של משקיף: איטליה, ארצות הברית, יפן, בריטניה, גרמניה, יוון, כוויית, עירק, צרפת, רוסיה ושוודיה. בשנת 2006 גדלו המשאבים הכספיים העומדים לרשות המיזם, ונחתם הסכם בין ססמ"י לבין הסוכנות הבין-לאומית לאנרגייה אטומית (IAEA) בווינה לצורך הכשרת עובדים למיזם, בהיקף של מיליון דולר.
 
תחילה העמיד האיחוד האירופי לרשות המיזם מיליון אירו מתוך סך תרומתו לירדן, ובשנת 2009 עוד שני מיליון אירו. גם ממלכת ירדן הוסיפה כמה מיליוני דולרים להקמת המיזם בשנים 2009-2008. מעבדות מרחבי העולם שקיימים בתחומן מקורות סינכרוטרון תרמו ציוד מדעי לססמ"י, הנאמד בערך של כ-20 מיליון דולר. בנובמבר 2008 הושלם ונחנך הבניין המיועד להכיל את המאיץ. טקס חנוכת הבניין התקיים במעמד מדענים ודיפלומטים מכל חברות ססמ"י. מלבד הנציגים המדעיים במועצת ססמ"י ייצגו את ישראל שר המדע דאז ראלב מג'אדלה ושגריר ישראל בירדן יעקב רוזן.
 
מועצת ססמ"י המליצה על שדרוג המאיץ באופן שיוכל לעבוד באנרגיות של עד Gev 2.5. בשנת 2010 לאחר פנייה ממנהלת ססמ"י הודיעה ישראל באמצעות ות"ת על נכונותה לתרום חמישה מיליון דולר לצורך שדרוג המאיץ. ההחלטה נתקבלה בהתייעצות עם ועדת הסינכרוטרון הישראלית.
 
במרס 2012 התכנסו נציגים מאירן, טורקייה, ירדן וישראל ברבת-עמון, וכל אחת מהמדינות התחייבה לתת לססמ"י את התרומה המבוקשת של 5 מיליון דולר (ארצות הברית) החל מסוף 2013 במשך 5 שנים. בעקבות הצלחת פעולה זו פנתה הנהלת CERN לאיחוד האירופי בבקשה לקבל סכום של 5 מיליון אירו כדי לסייע בבניית המגנטים הדרושים לצורך תפעול המאיץ ססמ"י.
 
האיחוד האירופי אישר את הבקשה וחתם עם CERN על הסכם המאפשר בניית מגנטים חדישים ב-2013 וב-2014, שעם השלמתם יועברו לססמ"י. בעקבות פניית פרופ' רבינוביץ העביר ה-INFN באיטליה לססמ"י סכום של מיליון אירו בשנת 2013 לרכישת מרכיבים נוספים חדשים לצורך בניית מקור האור. ממשלת איטליה שוקלת להמשיך תמיכה בהיקף דומה במשך ארבע שנים נוספות. הנושא עלה בביקור שרת המדע האיטלקית בארץ. 
 
משלחת של אנשי אקדמיה ומשלחת כתבי מדע מחו"ל שאירחה האקדמיה ביקרו עם עמיתיהם הכתבים הישראלים במתקן ססמ"י בנובמבר 2013. את משלחת הכתבים הובילו סגן נשיאת האקדמיה פרופ' ב"ז קדר והדוברת אביטל בר. את המשלחת הדריכו פרופ' חאלד טוקאן, ראש הוועדה הירדנית לאנרגייה אטומית, ופרופ' אליעזר רבינוביץ. כמה כתבות על ססמ"י פורסמו באמצעי תקשורת בולטים בעולם.
 
למן שנת 2015 הואץ קצב בנייתו של מקור האור. הוא צפוי להיות מוכן להפעלה בשנת 2017. לקראת סוף 2013 פקדה את האזור סופת שלג שלא פסחה על ססמ"י. למרבה השמחה, לא נגרמו אבדות בנפש ולא נפגע הציוד, אך נפגע חלק מתקרת המבנה. שיקומה הסתיים ב-2015.
 
בימים אלה, בעקבות תמיכתם של האיחוד האירופי ושל האיטלקים, נבנים רכיבי המאיץ החדש והמודרני במדינות שונות באירופה, באזורנו ובישראל. צוותים הנדסיים וטכניים של ססמ"י ושל CERN בודקים את איכות המרכיבים החדשים. כבר ב-2014 הופעל בהצלחה בססמ"י אותו רכיב יחיד - ה-Booster - שנלקח מהמאיץ המקורי הגרמני ונתרם על מנת לאפשר אתחול הפרויקט כולו, שעובד כיום במתקן באנרגייה של כ-Mev 800 - האנרגייה הגבוהה ביותר שהופקה עד כה באזורנו.
 
בישראל חל שינוי בהיערכות התקציבית. משרד החינוך, שמימן במשך שנים רבות את דמי החבר השנתיים, פרש מתפקיד זה. משרד האוצר, משרד המדע, משרד החוץ והמשרד לשיתוף פעולה אזורי עוסקים יחד בבניית מתכונת תקציבית חדשה. משרד המדע מימן לבדו את תקציב 2015 ומוביל את ההיערכות החדשה כדי להשלימה במהלך 2016.
 
הצפי הוא שבמהלך 2017 יחל המאיץ בפעילותו. חנוכתו מתוכננת לאמצע 2017. בשלב ההתחלתי צפוי המתקן לכלול שתי תחנות עבודה, וחלק הארי של הציוד הנדרש להפעלתן כבר נמצא בו. בהמשך צפוי מתקן הסינכרוטרון לאפשר מחקר במגוון רב של תחומי מחקר: ארכאומטרייה, כימיה, פיזיקה, מדע החומרים, ביולוגיה ומקצועות ההנדסה.
 
פרטים נוספים אפשר למצוא בכתבה בגיליון מס' 30 של "איגרת" ובאתר www.sesame.org.jo
 
הסבר כללי
קרינת הסינכרוטרון היא קרינת קרני X הנפלטת מאלקטרונים (או פוזיטרונים) הנעים במהירות הקרובה למהירות האור במסלולים מעגליים. איכות קרני X של קרינת הסינכרוטרון גבוהה ביותר, וקרני X של הדור השלישי הן בעלות האיכות הגבוהה ביותר שתוכננה עד עתה - מבחינת brilliance, דיוק מרחבי, תדירות, רזולוציה ויציבות.
באמצעות קרני X אלו אפשר לבחון מבנים של חומרים והיערכות של אטומים המרכיבים אותם בדיוק רב יותר מבאמצעות כל מכשיר אחר.
 
כך למשל, יכולת התדירות הגבוהה של קרני X מאפשרת דימות (imaging) באיכות גבוהה. הדבר בא לידי ביטוי ב-coronary angiography (ברפואה), בבחינת התכווצות שריר ומבנה של חלבונים (בביולוגיה) ובבחינת המבנה וההיערכות הגאומטרית של החומר (ברוקחות ובתעשייה) (כתבה על קרינת הסינכרוטרון).