חשמל העתיד, מבנים שבונים את עצמם, דינוזאור קטנטן והרבה דולפינים. המחקרים החדשים של השבוע

מה חדש?

  • סוללות כבידה - חשמל העתיד?

  • תינוק-זאור משאיר חותם בעולם

  • הקשרים החברתיים של הדולפינים

  • המבנים שייבנו את עצמם

  • לראשונה: שזירה קוונטית של מערכות גדולות

סוללות כבידה - חשמל העתיד?

רבים סבורים שהעתיד טמון בהפקת חשמל ממקורות אנרגיה מתחדשים, שיש לה יתרונות רבים על פני שימוש בדלקים מזהמים ומתכלים כמו פחם, נפט וגז טבעי. החיסרון העיקרי של מקורות אנרגיה כאלה הוא חוסר הרציפות שלהם: אור השמש או הרוח, למשל, לא תמיד זמינים, וגם עוצמתם אינה אחידה. כדי להתגבר על זה אפשר לנסות לאכסן את האנרגיה שייצרנו, אך אגירת כמויות אנרגיה אדירות אינה משימה פשוטה והסוללות הכימיות הקיימות אינן פתרון מתאים. 

בשנים האחרונות מתחילה לתפוס תאוצה שיטה לאכסון אנרגיה המבוססת על הפרשי גבהים. אפשר לדוגמה לשאוב מים לפסגת גבעה כשהאנרגיה זמינה, ולאחר מכן להזררים אותם למטה כדי לייצר חשמל. חברת גרביטיסיטי מסקוטלנד הדגימה לאחרונה סוללת כבידה מסוג חדש, המבוססת על הנפת משקולת של 50 טון בפיר של מכרה נטוש. המנגנון אוגר אנרגיה באמצעות הרמת המשקולת ומשחרר אותה באמצעות הנמכתה. השיטה הזאת אינה דורשת מאגרי מים גדולים, וקיבולת ה"סוללה" אינה פוחתת עם הזמן. פיתוח טכנולוגיות אגירה כאלה עשוי לאפשר בעתיד לייצר יותר חשמל ממקורות מתחדשים.

לקריאה בהרחבה


תינוק-זאור משאיר חותם בעולם

טביעת רגל קטנטנה של דינוזאור צעיר ממשפחת הסטגוזאוריים התגלתה במחוז שינג'יאנג בצפון מערב בסין. מידתה הקטנה של כף רגלו, שאורכה אינו עולה על שישה סנטימטרים, מרמזת שמדובר בדינוזאור תינוק שממדיו כשל חתול. בבגרותו הגיע כנראה לאורך של 9-4 מטרים. זוהי העִקְבה הקטנה ביותר שהתגלתה עד כה מפרט ממשפחת הסטגוזאוריים, שמסיבה בלתי ידועה כמעט לא נמצאו בה עקבות דינוזאורים צעירים. צורתה מעידה כי גור הדינוזאורים הלך בעקב מורם, בניגוד לצורת ההליכה האופיינית לבני מינו הבוגרים, שנשענו על עקביהם. החוקרים משערים כי הממצא מרמז שצורת הליכתם השתנתה בבגרותם, אך מדגישים שאי אפשר להסיק את זה על סמך ממצא יחיד. 

הסטגוזאוריים היו דינוזאורים צמחוניים, עם לוחיות עצם מחומשות על גבם וזיזים דוקרניים בקצה זנבם. מבין סוגי הדינוזאורים זכה הסטגוזאורוס לפופולריות רבה במיוחד, לאחר שכיכב בשניים מסרטי "פארק היורה", בסרט המצויר "פנטזיה", ועוד. 

לקריאה בהרחבה (באנגלית)

איור של סטגוזאור לפני 110 מיליון שנה, Kaitoge
איור של סטגוזאור לפני 110 מיליון שנה, Kaitoge

הקשרים החברתיים של הדולפינים

דולפינים מקיימים קשרים חברתיים סבוכים שכוללים כמה רמות. קשרים מסדר ראשון ביניהם מורכבים מחברויות בין שניים-שלושה דולפינים, קשרים מסדר שני כוללים קבוצות גדולות יותר ובהן כמה חברויות מהסוג הראשון, וקשרים מסדר שלישי כוללים בריתות בין כמה קבוצות. 

חוקרים מאירופה ומאוסטרליה בדקו איך הדולפינים מתייחסים לחבריהם מכל סוג של קבוצה. הם נעזרו לשם כך בשריקות הייחודיות של כל דולפין, השקולות לשם שבעזרתו הם מזהים זה את זה. החוקרים עקבו אחרי זכרים בשלוש בריתות מסדר שלישי, הטמינו רמקולים מתחת למים שהשמיעו שריקות שונות לעבר הדולפינים, ועקבו אחריהם. הדולפינים הגיבו בצורה החזקה ביותר לשריקות של הזכרים שנמצאו איתם בקבוצה מסדר שני.  הם לא הגיבו בצורה חזקה יותר לדולפינים שנמצאו איתם לאחרונה בקשר מסדר ראשון, וגם לא לאלה שהם בילו איתם זמן רב במיוחד או לקרובי משפחתם.

מכך הסיקו החוקרים שהדולפינים שמרו במוחם את הזהות של כל חברי הקבוצה איתם הם נוהגים לשתף פעולה. לקריאה בהרחבה (באנגלית): https://www.nature.com/articles/s41467-021-22668-1

שלושה דולפינים זכרים ונקבה שוחים יחד, מקור: Dr Simon Allen
שלושה דולפינים זכרים ונקבה שוחים יחד, מקור: Dr Simon Allen

המבנים שייבנו את עצמם

אוריגמי היא אומנות קיפול נייר שפותחה ביפן לפני מאות שנים. מאחורי האומנות המסורתית מסתתרים עקרונות מתמטיים והנדסיים שמאפשרים למצוא פתרונות לבעיות מודרניות, למשל על ידי כך שהיא מאפשרת לשטח מבנים לחלוטין ולאחר מכן להחזירם לצורתם המקורית.

קבוצת חוקרים מארה"ב הסתמכה על עקרונות האוריגמי, ובעזרת מודלים מתמטיים והדמיות ממוחשבות פיתחה מבנים גדולים למדי שמסוגלים להרכיב את עצמם. החוקרים הציגו אוהל וגשר בגודל של כמה מטרים, שמתחילים את דרכם כמשטח דק ביותר, וכאשר מנפחים אותם עוברים לתצורה שאינה זקוקה עוד ללחץ אוויר פנימי כדי להישאר יציבה. מתקנים כאלה עשויים לשמש בעתיד לפריסה מהירה של מבנים, למשל על ידי כוחות הצלה. החוקרים מציינים שהשיטה שפיתחו לא מתאימה כרגע ליצירת מבני ענק, בגודל של מאות מטרים, מאחר שהמודל שלהם התבסס על ההנחה שדפנות המבנה קשיחות באופן אינסופי. ההנחה הזאת קרובה דיה למציאות בקנה מידה קטן, אך מאבדת כל תוקף בקני מידה גדולים. למאמר המקורי

לראשונה: שזירה קוונטית של מערכות גדולות

בפעם הראשונה הצליחו מדענים לבצע שזירה קוונטית של מערכות גדולות יחסית. שזירה קוונטית היא צימוד בין חלקיקים, שיש בו סנכרון בין מצביהם. כששני חלקיקים שזורים, אפשר למדוד תכונה מסוימת של אחד מהם, למשל כיוון הסיבוב, ולגלות כך את מצבו של השני. עד כה הצליחו מדענים לשזור קוונטית רק עצמים קטנים מאוד: חלקיקים תת-אטומיים, אטומים או מולקולות קטנות. כעת הצליח צוות בהובלת חוקר ישראלי לבצע שזירה של עצמים גדולים הרבה יותר.  ד"ר שלומי קוטלר ועמיתיו במכון NIST בקולורדו שזרו את התנודות של שתי יריעות אלומיניום בקוטר של 20 מיקרון (0.02 מילימטר), המכילות טריליוני אטומים. "הגילוי עשוי לקרב אותנו להבנה טובה יותר של שזירת מערכות גדולות, וכן צפויים להיות לו יישומים בתחום המחשוב הקוונטי והתקשורת הקוונטית", אמר קוטלר. 
 
המחשה גרפית של העבודה: שני התופים שזורים, אך בצלליות נראים שני התופים המקוריים מתואמים | איור: ג'ק ברטראם / שלומי קוטלר / NIST
המחשה גרפית של העבודה: שני התופים שזורים, אך בצלליות נראים שני התופים המקוריים מתואמים | איור: ג'ק ברטראם / שלומי קוטלר / NIST