Page 5 - מגזין הטכניון | סתיו 2011
Basic HTML Version
5
ËÒÈϷ‰
ב ג י ל י ו ן הבא : פר ו פס ו ר ד נ י שכטמ ן - ס י פ ו ר ו של נ ו בל י סט
- מכון התקנים האמריקאי במרילנד, ארה“ב - באחד מימי
NBS
זה קרה במעבדות
החורף של 2891. ד“ר דני שכטמן הרים את עיניו ממיקרוסקופ האלקטרונים החודר
ואמר לעצמו: אין חיה כזו.
שכטמן, חוקר צעיר מהפקולטה להנדסת חומרים בטכניון, הוזמן למכון על ידי ד“ר ג‘ון
כאהן, שביקר בטכניון בשנת 0891. באותם ימים עסק שכטמן בייצור חומרים מתכתיים
על ידי התמצקות מהירה. מה שראה במיקרוסקופ האלקטרונים באותו יום היה ישות
שנחשבה אז בלתי אפשרית: גביש בעל סימטריה סיבובית* של חמש.
ÌÈȯÂÊÁÓ ÌÈ˘È·‚ ˙¢ ÌÈÚ·˘
גילוי המבנה המחזורי של הגבישים** בשנת 2191 על ידי מקס פון-לאווה, ומאות אלפי
הגבישים שנחקרו עד 2891, נטעו בקהילה המדעית את האמונה שאין גבישים שאינם
מחזוריים. הפרדיגמה שהתבססה בשבעים השנים הבאות קבעה כי הגביש הוא ישות
מסודרת ומחזורית, בעלת סימטריה סיבובית של של 2, 3, 4 או 6. על בסיס זה צמחה
תורת הגבישים )הקריסטלוגרפיה(, אשר היתה עד שנות השמונים ”מדע סגור“, שאנשיו
אינם מצפים לגילויים מהפכניים.
לכן הופתע שכטמן כאשר הרים את עיניו מהמיקרוסקופ באותו יום חורפי בשנת 2891.
אחרי שהביט שוב במיקרוסקופ יצא החוקר הצעיר למסדרון כדי לחלוק את התגלית
המרעישה עם אדם אחר. אבל המסדרון היה ריק. זו היתה תחילתה של בדידות, ואפילו
בידוד, בעולם האקדמי כולו.
שכטמן חזר למעבדה, המשיך לעבוד וביצע סדרה של ניסיונות. בסופו של דבר הבין כי
לא טעה אלא גילה גבישים חדשים, ובהמשך הוא מצא גבישים כאלה בשלושה חומרים
שונים.
¢‰ÊÎ ¯·„ Ôȇ¢
כששיתף ד“ר שכטמן את עמיתיו במעבדות בתגלית המרעישה, השיבו לו כולם ”אין
אמר לו: ”ד“ר שכטמן,
NBS
דבר כזה“. אבל הוא לא ויתר, עד שראש המעבדה שלו ב-
אתה מבייש את הקבוצה ואני מבקש ממך לעבור לקבוצת מחקר אחרת.“
ד“ר שכטמן הצעיר הועבר לקבוצה אחרת, וכך סיים את שנת השבתון שלו. כאשר
שב לטכניון הוא פגש את פרופסור אילן בלך, החוקר היחיד שהאמין לגילוי שלו, ואף
הציע מודל המסביר את התוצאה. בקיץ של שנת 4891 חזר ד“ר שכטמן למרילנד ושלח
לפרסום, יחד עם פרופסור בלך, מאמר מדעי שכלל את התיאור הנסיוני ואת ההסבר
התיאורטי.
דחו את המאמר, ונימקו: ”המאמר לא יעניין
Journal of Applied Physics
אבל עורכי ה-
פיזיקאים. אנו ממליצים לשלוח אותו לעיתון של מטלורגים )חוקרי מתכות(.“
, והתקבל, אך העורכים הודיעו
Metallurgical Transactions
המאמר אכן נשלח לעיתון
כי יפרסמו אותו רק כעבור שנה. שכטמן הראה את המאמר לג‘ון כאהן, שהציע
. בכתיבת המאמר
Physical Review Letters
לשלוח מאמר נוסף, מתומצת, לכתב העת
המתומצת השתתפו ארבעה מדענים - שכטמן, בלך, כאהן והמדען הצרפתי ד“ר דני
גרטיאס. ואכן, המאמר פורסם תוך שבועות ספורים, בנובמבר 4891, וכך נפתח תחום
חדש במדע: גבישים קוואזי-מחזוריים.
קהילת הפיזיקאים געשה ורעשה, והחרתה-החזיקה אחריה קהילת הכימאים
והמתמטיקאים. קהילת ה“מאמינים“ של ד“ר שכטמן גדלה והלכה, אבל היא נתקלה
בהתנגדות של קהילת הקריסטלוגרפים השמרנית, בראשות פרופסור ליינוס פולינג,
אבי הכימיה האמריקנית המודרנית וחתן פרס נובל. ”שכטמן מדבר שטויות,“ אמר
פולינג בכנס מדעי, שבו ישב בקהל גם ד“ר שכטמן. ”אין דבר כזה קוואזי-גבישים - יש
רק קוואזי-מדענים!“
ד“ר שכטמן היה לפרופסור חבר בטכניון, וכעבור שנה - לפרופסור מן המניין. גם זו
נצחו ן הנחישות
חתן פרס נובל בכימיה לשנת 1102
סבל מבדידות בעולם המדעי, עד שהוכחה
תגליתו המרעישה: גבישים קוואזי-מחזוריים
”שמחה גדולה.“ עובדי הטכניון מקבלים את פניהם של בני הזוג שכטמן
תופעה חסרת תקדים, ובפקולטה שלו אמרו בחיוך כי ”כנראה
שהתמצקות מהירה גורמת גם לעליה מהירה בסולם הדרגות.“
כעת פרופסור מחקר דני שכטמן הוא חתן פרס נובל, בעל פרסים
רבים כגון פרס ישראל, פרס וולף, פרס אמת ופרס אמינוף של
האקדמיה השוודית המלכותית למדעים. הוא חבר באקדמיה
הישראלית למדעים ובאקדמיה להנדסה בארה“ב.
כיום כבר ידוע על מאות חומרים בעלי מבנה קוואזי-מחזורי, ומדי
שנה מתקיימים מספר כנסים לאומיים ובינלאומיים בנושא. 04
ספרים מדעיים הוקדשו לגבישים קוואזי-מחזוריים, ובספרים רבים
אחרים עודכן הפרק הדן במדע הקריסטלוגרפיה. בעקבות התגלית
ואישושה שינתה האגודה הבינלאומית של מדעני הקריסטלוגרפיה
ם לחומר בעל
ֵ
את הגדרת הגביש מיסודה, ובישראל הוצמד ש
המבנה החדש: ”שכטמנית“.
אבל פרופסור שכטמן, חייכן ושקט, ממשיך בעבודתו, מפתח
סגסוגות מגנזיום חדשות ועובד על תרכובות בין-מתכתיות.
סימטריה סיבובית פירושה, בניסוח פשטני, שאם נסובב את הגוף
*
שבו מדובר, נראה שוב ושוב אותה תמונה; לדוגמה, אם נסובב סביבון
שעל פאותיו לא כתוב כלום, נראה ארבע פעמים את אותה תמונה,
ואז נגיע שוב לנקודת ההתחלה - זוהי סימטריה מרובעת. התגלית של
פרופסור שכטמן היא קיומה של סימטריה מחומשת בגבישים.
** גביש מחזורי מתאפיין בכך שהוא מורכב מיחידת מבנה בסיסית
החוזרת על עצמה שוב ושוב, כמו המשושים בחלת הדבש.
שיעור פרטי לראש הממשלה בנושא הגבישים הקוואזי-מחזוריים
