כל חומר בטבע ובעולם מתחלק להמון מרכיבים זעירים שבזעירים שנקראים אטומים. האטום הוא המרכיב הכי קטן של החומר, מרכיב שלא ניתן לחלקו למרכיבים קטנים יותר. אנו רואים מסביבנו המון אטומים, אך לא בודדים, אלא כחומר שמכיל הרבה מאד מהם. בטיפת מים יש יותר ממיליארד מיליארדים של אטומים!

אולי לא ניתן לחלק את האטום הבודד אבל גם הוא מורכב ממספר מרכיבים. לכל אטום יש גרעין במרכזו, שעשוי מחלקיקים שטעונים במטען חשמלי חיובי. אלה הם הפרוטונים. בנוסף להם יש חלקיקים נייטרליים שנקראים נוטרונים.

מסביב לגרעין יש חלל שבו יש אלקטרונים, המקיפים את הגרעין. האלקטרונים הם חלקיקים שטעונים במטען שלילי. באטום יש מספר זהה של אלקטרונים ופרוטונים ולכן האטום הוא נייטרלי ואינו נושא מטען חשמלי.

האטומים מתקיימים לבדם או בקבוצות שנקראות מולקולות. חלק מהמולקולות כוללות קבוצות אטומים זהים וחלק - אטומים שונים.

היסודות הכימיים עשויים מאטומים בודדים. חלקיקים מרוכבים, או תרכובות, עשויים ממולקולות.

מכיוון שהאטום הוא חלקיק יסודי שלא ניתן לחלוקה לחלקיקים קטנים יותר, הוא זכה לשמו. האות א' פירושה לא ו"טום" פירושו פריק, משהו שמתפרק. כלומר א-טום הוא דבר בלתי פריק, שאיננו מתפרק. אטום.


הנה האטום בהסבר (מתורגם):

https://youtu.be/_lNF3_30lUE


אטומים מרכיבים את כל היקום (מתורגם):

https://youtu.be/CBZH4dMac-Q


הסבר על האטום:

http://youtu.be/jZO6W-DEVLk


האטומים בטבע:

http://youtu.be/hc0EtPPpZUU


וכך מסודרים האטומים של חומרים שונים:

http://youtu.be/sWWuxYXcmtM

מהי מולקולה? - המולקולה (Molecule) היא מבנה של מספר אטומים שקשר כימי מחבר אותם זה לזה. האטומים בטבע מתקיימים לבדם או בקבוצה. קבוצת אטומים כזו נקראת מולקולה. חלק מהמולקולות בטבע כוללות קבוצות אטומים זהים וחלק - אטומים שונים.

מה ההבדל בין מולקולות לאטומים? - האטום הוא היחידה הקטנה ביותר של היסוד הכימי ובכל יסוד כימי יש רק סוג אחד של אטומים. המולקולה, לעומת זאת, היא היחידה הקטנה ביותר של חלקיקים מרוכבים. ההבדל בין מולקולות לאטומים, הוא שמולקולות מכילות תמיד אטומים.

בטבע האטומים מופיעים בדרך כלל בצורה של מולקולות, כלומר במבנים של כמה אטומים שקשורים זה לזה בקשר כימי.


הנה המולקולות והאטומים שמרכיבים את החומר שממנו עשוי העולם (מוצק, גז ונוזל):

http://youtu.be/hc0EtPPpZUU


הסבר על עולם המולקולות (מתורגם):

http://youtu.be/4WR0_gEEZ9I?t=7s


הסבר של המולקולות בעזרת אנלוגיה של יחסים בין בני אדם (מתורגם):

http://youtu.be/dUMmoPdwBy4?t=7s


וההבדלים בין אטומים, מולקולות ויסודות:

http://youtu.be/fND0ps4EtBg

כמו כל חומר בטבע, גם גופנו מורכב מהמוני מרכיבים זעירים ביותר שנקראים אטומים. האטום, המרכיב הקטן ביותר של החומר, מצטרף למספרים בלתי נתפסים של אטומים, כדי להרכיב את הגוף שלנו.

אבל מה המספר של האטומים בגופנו? - אז זהו, שאחרי שישבנו וספרנו אותם (סתם, נראה לכם?) הגענו למספר אוקטליון אטומים, פחות או יותר. כלומר בגופנו יש מספר של 27 אפסים של אטומים. זה המון - במיליון יש 6 אפסים, במיליארד 9 אפסים וכך הלאה...

כמובן שחוקרים שונים יש אומדנים שונים של מספר האטומים בגוף האנושי, אבל כולם מדברים על היקפים מדהימים שכאלה. אם נאמר זאת בפשטות - בכל תא מגופנו יש הרבה יותר אטומים ממספר האנשים שבעולם. ויש לנו בגוף מעל 100 טריליון תאים...

בנוסף, בכל שנה מתחלפים מעל 98 אחוזים מהאטומים שבגופנו. מה שאומר שאם מישהו שואל אותנו מה השתנה בנו, תמיד נוכל לומר ש"כמעט הכל..."


הנה האטומים שבגופנו:

https://youtu.be/3XTlPDxWeOs


בואו למסע קצר בתא אחד:

https://youtu.be/B_zD3NxSsD8


ועוד כמה עובדות מרנינות על הגוף שלנו:

https://youtu.be/BgdBtPdHSYM

פצצת האטום, או פצצת ביקוע גרעיני, מנצלת את האנרגיה שאגורה בגרעין של האטום. בפצצת אטום מתבצע ביקוע גרעיני מהיר, שבו מתפצל גרעין אטום לגרעינים קטנים יותר ונפלטים ניטרונים רבים. כשהתופעה מתרחשת בגרעינים של יסודות כבדים, היא משחררת אנרגיה עצומה שמביאה להרס רב.

לצורך ייצור פצצת ביקוע גרעיני, פצצת אטום, מצפים באורניום כדור שיצרנו מפלוטוניום. את כדור הפלוטוניום המצופה באורניום עוטפים בחומר נפץ רב והפצצה מוכנה. כשהיא תוטל על היעד, יתפוצץ חומר הנפץ, ידחס את הפלוטוניום וייצר ביקוע גרעיני שממנו תתחיל תגובת שרשרת הרסנית.

על ידי שחרור של האנרגיה הגרעינית, ניתן לייצר כוח הרס עצום. זו בדיוק מטרתה של פצצה. הביקוע הגרעיני או פירוק הגרעין הכבד לגרעינים קלים יותר, הם שיוצרים כוח הרס עצום, דרך תגובת השרשרת (ראו באאוריקה בתגית "תגובת שרשרת").


הנה סרטון שמסביר כיצד מאפשר מבנה האטום לייצר פצצה גרעינית:

http://youtu.be/o1Ov3xk1F7g


יש מי שמייצרים פצצת אטום בבית:

https://youtu.be/jKffwVZ4CbI


וסרט תיעודי שמראה איך פועלת פצצת האטום:

https://youtu.be/-Nc0wCrkk00?long=yes

מעולם לא ראיתם אטום, נכון? - אבל למעשה ראיתם מיליארדים של אטומים ביחד. אטומים מרכיבים כל חומר שאנו מכירים, כולל את גופנו, המחשב שלנו, הכוכבים שבשמיים וההרים שבמדבר. אבל אי אפשר לראות אטום בודד, כי הוא קטן מאד מאד. אנו רואים תמיד חומרים, שעשויים מהמוני אטומים שמרכיבים אותם.

האטום מורכב מגרעין וסביבו ענן של אלקטרונים. הגרעין הזעיר (בגודל של 1/100,000 מגודלו הכולל של האטום ובמשקל של מאית מהמשקל הכולל!), מכיל רכיבים שנקראים פרוטונים וניטרונים. "ענן האלקטרונים" שמסביב לגרעין מכיל אלקטרונים שנעים בו, בתוך "ריק האטום", אזור ריק שתופס כמעט את כל נפח האטום (כ99.999% ממנו).

בענן האלקטרונים מסודרים האלקטרונים מעין קליפות. ככל שהקליפה רחוקה מהגרעין, יש בה יותר אלקטרונים. האלקטרונים, אגב, מסתובבים מסביב לגרעין האטום במהירות עצומה.

בכל חומר יש כמות אטומית שונה של פרוטונים, ניטרונים ואלקטרונים. מה שמחזיק את מרכיבי האטום ביחד, היא אנרגיה חשמלית. לפרוטונים שבגרעין יש מטען חיובי וביחד עם הנייטרונים שכשמם הם נייטרליים, הם גורמים למטען החיובי של הגרעין.

את הכוח החשמלי ששואף לפרק את הגרעין, מנצח כח חזק יותר שמחזיק את החלקיקים ביחד. זוהי האנרגיה האטומית, ששחרור שלה יכול לשרת את האדם, משימושים כמו תחנות כוח גרעיניות, ועד לנשק גרעיני כמו פצצות ביקוע גרעיני ופצצות היתוך גרעיני. האלקטרונים שטעונים במטען שלילי, נעים מסביב לגרעין.


המלצה
=====
קראו באאוריקה בתגית "שעון אטומי" על השעון האטומי שמודד את הזמן בדיוק מושלם, בעזרת סיבוב האלקטרון המדויק של אטום הצזיום 133.


הנה סרטון על מבנה האטום (עברית):

https://youtu.be/ZTGUy9LZe3g


הסבר לילדים על האטום:

http://youtu.be/wRYfbGPG3LA


על מבנה האטום וכיצד ניתן לנצלו:

http://youtu.be/o1Ov3xk1F7g?t=23s


כלבים ממחישים את מבנה האטום - כחול (פרוטונים) וסגול (ניטרונים) נצמדים בגרעין האטום והירוקים הם האלקטרונים השליליים במטענם, שנעים מסביב:

http://youtu.be/addK0b2Isw8


מהם האטומים? (מתורגם):

http://youtu.be/mY1AMxUPhB8


ועוד הסבר על האטום ומספר החלקיקים בחומרים שונים:

http://youtu.be/Vi91qyjuknM

האטום הוא החלקיק הקטן ביותר של יסוד כימי שבו נשמרות תכונות היסוד. האטום מורכב מחלקיקים קטנים יותר שאינם באים לידי ביטוי בתורה הכימית. בעבר חשבו המדענים שהאטום הוא חלקיק יסודי שלא ניתן לחלק אותו לחלקיקים קטנים יותר, אך מאוחר יותר התגלה שהאטום מורכב מחלקיקים קטנים יותר: גרעין שבו פרוטונים ונייטרונים (שגם הם מורכבים מחלקיקים נוספים), ומסביבו ענן של אלקטרונים.

למעשה, עידן הטכנולוגיה הגרעינית נולד בשנת 1939, כשזוג החוקרים האן ושטרסמן גילו שבליעת נויטרונים על ידי גרעיני אורניום, עשויה לפרק אותם ליסודות קלים יותר תוך פליטה של אנרגיה. שחרור האנרגיה מהפירוק הזה הוא שקידם את הטכנולוגיה הגרעינית, הן לצורך ייצור של חשמל מכורים גרעיניים והן ליצירת פצצות אטום הרסניות, שמאיימות על שלום העולם.

המדע כיום יודע שרוב החומרים לא מורכבים מסוג אחד של אטומים, אלא ממולקולות, שהן מספר אטומים דומים או שונים, שקשורים זה לזה.

המילה אטום פירושה ביוונית "לא ניתן לחלוקה". טבע אותה דמוקריטוס, הפילוסוף היווני בן המאה ה-5 לפני הספירה, חוקר יווני שהגה אז את רעיון קיומם של האטומים - מרכיבי היסוד של כל מה שמקיף אותנו בעולם. הוא חשב שאטומים הם המרכיבים הקטנים ביותר בטבע. הוא צדק כמעט בכל אבל היום אנו יודעים שגם האטום מורכב מחלקים שונים...


הנה התפתחות תיאוריית האטום (עברית):

http://youtu.be/bbQeJ8aPcjk


על ההיסטוריה של גילוי האטום (מתורגם):

http://youtu.be/xazQRcSCRaY?t=6s


כך נקשרים ביניהם אטומים לחלקיקים (מתורגם):

http://youtu.be/NgD9yHSJ29I?t=6s


וכך התפתח הרעיון של האטום עד לחומר האפל, שאת קיומו משערים כיום הרחק בחלל (מתורגם):

https://youtu.be/HneiEA1B8ks

גביש (Crystal) הוא חומר מוצק שמורכב מאטומים, מולקולות או יונים, שמסודרים בתבנית שחוזרת על עצמה ב-3 ממדים. רובנו מכירים גבישים בתור אבני חן צבעוניות ומבריקות ולרוב יפות במיוחד. חלקן טבעיות וחלק גדול מהן מיוצר על ידי אדם, בתהליכים כימיים.

אבני הבניין של מוצקים שונים ובמיוחד של מתכות, מרביתן בנויות מגבישים. אטומים של יסודות שונים בטבע מסתדרים בגבישים בזוויות שונות. גבישי ברזל למשל, נערכים בזווית ישרה. גבישי צורן לעומתם, מסודרים בזווית ישרה אך נטוייה באלכסונים.

יופיים של הגבישים השפיע מאד על האמנות ועל העיצוב המודרניים. מבנים רבים, פסלים ויצירות אמנות משתמשים באסתטיקה של הגבישים למרקמים ותבניות עיצוביות מדהימים.


כך נוצרים הגבישים בטבע (מתורגם):

https://youtu.be/PgSRAsgrKmg


הסיבה לאהבה שלנו לגבישים (עברית):

http://youtu.be/c9qjLl7mXsQ


מערה במקסיקו שיש בה גבישי ענק מדהימים ביופיים, שנוצרו בטמפרטורה ולחות גבוהים במיוחד:

http://youtu.be/wQSk179D-xY


סרט תיעודי על הגבישים הללו:

https://youtu.be/w0ztlIAYTCU?long=yes


ותכנית חינוכית על הגביש (עברית):

https://youtu.be/H684Khlfnrw?long=yes

פצצת מימן (Hydrogen bomb) היא פצצה המחקה תהליך טבעי המתרחש בכוכבים רבים, בתוכם בשמש. כך היא יוצרת כמות אדירה של אנרגיה, המתפוצצת בעוצמה שמגיעה לפי 100 יותר מהעוצמה של פצצת אטום.

פצצת המימן נקראת כך כי גרעיני המימן שבה עוברים היתוך גרעיני, הממזג אותם לגרעינים כבדים יותר. את ההיתוך יוצרים לחצי טמפרטורה גבוהים במיוחד. אך בניגוד לכוכבים שבהם שנוצרים לחצים כאלה בזכות המסה הגדולה של הכוכב, מה מחולל אותם בפצצת המימן?

את לחצי הטמפרטורה בפצצת המימן יוצר פיצוץ ראשוני של פצצת ביקוע. פצצת הביקוע הזו נכללת במארז הפצצה והיא שמובילה לפיצוץ פצצת המימן עצמה.

הפיצוץ של פצצת מימן נעשה תוך כדי שחרור של כמות אנרגיה עצומה. שנבין - עוצמת הפיצוץ של פצצת מימן היא כה גבוהה שהיא נמדדת במגהטון, יחידות השוות למיליוני טונות של חומר הנפץ העוצמתי TNT.

ההשוואה לפצצת אטום מדהימה. עוצמתה של פצצת המימן גדולה בערך פי 100 משל פצצת האטום שהגורם לפיצוץ בה הוא לא היתוך גרעיני אלא ביקוע אטומי, שהוא חלש יותר.

כמה פצצות מימן נבנו על ידי המעצמות במהלך ההיסטוריה. הפצצה ההרסנית ביותר שהתפוצצה אי פעם על כדור הארץ הייתה פצצת מימן. קראו לה "פצצת הצאר" (Tsar Bomba), הידועה גם בשמה הרוסי "צאר בומבה". היא פוצצה בניסוי בלבד.

ובכלל במהלל ההיסטוריה התקיימו כמה פיצוצי ניסוי של פצצות מימן, הקרויות גם "פצצות תרמו-גרעיניות". אך במהלך מלחמה לא פוצצה מעולם פצצה שכזו.


הנה סרטון שמסביר מהי פצצת המימן (עברית):

https://youtu.be/12UCn9k1cko?t=2m08s


פצצת המימן הכי חזקה אי פעם הייתה שווה לאלפי פצצות כמו זו שהופלה על הירושימה (עברית):

https://youtu.be/_9zsj2ZDj90


מהו הטיל שפצצת המימן הייתה אמורה להיות רק הדובדבן שעל עוגת ההרס שלו? (עברית)

https://youtu.be/hl0REkoK8oU


כך פועלת פצצת מימן גדולה מדי (עברית):

https://youtu.be/12UCn9k1cko


ומומחית מסבירה על פצצות מימן (עברית):

https://youtu.be/LEiPbB_n2XQ

פצצת אטום מתבססת על עיקרון שנקרא "ביקוע גרעיני" (Nuclear fission). הפצצה משררת את האנרגיה הגרעינית שאגורה בגרעין האטום. בשחרור אנרגיה זו מיוצר כוח הרס עצום, שהוא הכוח שמייחד את פצצות האטום מכל נשק אחר שהמציא האדם.

הביקוע הגרעיני הוא שאחראי על כוח ההרס הזה. בביקוע מפורק הגרעין הכבד לגרעינים קלים יותר. ראשית מבוקע, נשבר האטום לשניים או יותר. הנייטרונים הנפלטים בביקוע עפים במהירות אדירה, כשרבים מהם מתנגשים באטומים אחרים. כל אחד מהאטומים הללו מבוקעים בשל ההתנגשות ופולטים גם הם נייטרונים. הללו שבים ועפים במהירות, רק כדי להתנגש בתורם באטומים נוספים וחוזר חלילה.

בתגובת השרשרת הזו, הולכות ומתרבות, בגידול מעריכי, פגיעות גרעיני האורניום אלה באלה. הביקועים הולכים ומתרבים במהירות עצומה ונוצר כוח הפיצוץ האדיר של פצצת האטום. בתוך שניות היא מתפוצצת והורסת את כל מה שמסביבה. פצצת אטום אחת, בגודל של כדור קטן, מייצרת פיצוץ זהה לדינמיט בנפח של אצטדיון שלם...

לימוד מעמיק על הביקוע הגרעיני ניתן לראות באאוריקה בתגית "ביקוע גרעיני".


כך פועל נשק גרעיני ובמקרה הזה פצצת אטום שנוחתת על עיר (מתורגם):

https://youtu.be/5iPH-br_eJQ


הביקוע הגרעיני:

https://youtu.be/mBdVK4cqiFs


כך מכינים האיראנים את "העוגה הצהובה" שבעזרתה בונים פצצת אטום:

https://youtu.be/pyTqC9BdBG0


זה מה שרואים כשפצצת אטום מתפוצצת:

https://youtu.be/lQpV1ZJtV48


וכך פועלת פצצת האטום:

https://youtu.be/-Nc0wCrkk00?long=yes

באמצעות מיקרוסקופ מנהור סורק, מכשיר מופלא שמאפשר להזיז אטומים בודדים בחומר, הצליח דוקטור דון אייגלר, שיצר את המיקרוסקופ ועמד בראש המדענים של חברת המחשבים "יבמ" בשנת 1989, לסדר כרצונו 35 אטומים של חומר בשם קסנון.

מהאטומים שהוזזו ממקומם יצרו אייגלר והנאנו-פיזיקאים שלו את הכיתוב IBM על פני משטח של ניקל. כך הם הצליחו ליצור את שלט הפרסום הזעיר בכל הזמנים, זה שכונה אז "IBM atom logo". הם שברו בכך את השיא העולמי ביצירת שלטי פרסום זעירים.


מהשלט הפרסומי הקטן בעולם, שנוצר מאטומים בודדים, לא נותר סרט. אבל הלוגו עשוי אטומים שלהם, שמופיע בסוף הסרטון הזה, הוא התפתחות שלו:

http://youtu.be/oSCX78-8-q0


ובעקבותיו בא עם הזמן גם הסרט הקטן בהיסטוריה, סרט שגם הוא נעשה מאטומים:

https://youtu.be/eBqFei1rCuM

החומרים בעולם מגוונים ושונים זה מזה, בתכונות, במרקם וכדומה. אבל בואו נציץ בסיבות שהם שונים, באבני היסוד הבסיסיות ביותר של החומר ובחלקיקים הזעירים ביותר שהמדע מכיר. נביט למרכיבים של האטומים ושל המולקולות.

על מה מדובר?

כל החומרים בעולם מורכבים ממולקולות. המולקולות הללו בנויות מאטומים. את האטומים עצמם מרכיבים פרוטונים, נייטרונים וענן של אלקטרונים מסביבם.

לרוב לא מזכירים את זה אבל גם הפרוטונים והנויטרונים מורכבים מחלקיקים זעירים יותר שנקראים קוורקים, או קווארקים. נכון להיום, הקוורקים הם החלקיקים הקטנים ביותר שהמדע מכיר.

בניגוד לחלקיקים שיכולים להיות לבד בטבע, כמו האלקטרונים, הנויטרונים והפרוטונים, הקוורקים באים תמיד בזוגות או בשלשות. ככל הידוע לא ניתן למצוא קוורק בודד בטבע, או להפרידו. החשוב לעניין מבנה החומר הוא שהקווארקים נמשכים זה לזה ויוצרים את הפרוטונים והנויטרונים,

האחרונים מתחברים במינונים שונים ובכל הרכב של ניוטרונים ופרוטונים הם יוצרים גרעין של אחד מהיסודות הכימיים, אלו שמוצגים כל כך יפה בטבלה המחזורית. לכל יסוד בה יש מספר אטומי משלו.

דוגמאות? - בואו נראה: מימן למשל מכיל פרוטון אחד (מה שאומר שמספרו האטומי יהיה גם הוא 1). אם יהיו שני פרוטונים אז זה כבר גרעין של הליום ואתה כבר יודעים מה מספרו האטומי, נכון? (צודקים - התשובה היא 2). נמשיך ב-6 פרוטונים שיש לגרעין הפחמן ושמונה לחמצן וכן הלאה.

אגב, לא פעם בגרעין האטום משתנה המספר של הנויטרונים. למשל באטום פחמן יכולים להיות מספרים שונים של נויטרונים. ההבדלים הללו יוצרים איזוטופים - כולם פחמן אבל בעוד שהפעילות הכימית שלהם זהה, המאפיינים הפיזיקליים שלהם הם לא פעם שונים.

כך יש איזוטופים של פחמן שהם יציבים, בעוד שאחרים הם רדיואקטיביים. התכונות הללו שימושיות לא פעם, כמו במקרה של פחמן 14, שבזכותו ניתן לתארך את גילם של מאובנים וממצאים ארכיאולוגיים. יש כמובן איזוטופים אחרים, לא רק לפחמן. ביניהם כלור 35, כלור 37 ועוד.

נחזור לגרעין. יש בו לרוב מספר דומה של פרוטונים ונויטרונים. אבל מה בדיוק תפקידם של הנויטרונים?

ובכן, הנויטרונים מסייעים לפרוטונים להיצמד אלו לאלו, בניגוד לנטייה הבסיסית שלהם לדחות זה את זה, בשל המטען החשמלי השונה של פרוטונים שונים.

האטום נוצר מחיבור של פרוטונים בעלי מטען חשמלי חיובי לאלקטרונים בעלי מטען שלישי. באטומים נייטרליים מבחינה חשמלית יש מספר שווה של פרוטונים ואלקטרונים. כלומר, באטומים כאלה ייקשר אלקטרון שלילי אחד עם כל פרוטון חיובי. לכן יהיו בכל יסוד מספר דומה של אלקטרונים ופרוטונים והאטום שלו יהיה נייטרלי.

מדע הכימיה מכיר בכ-90 יסודות יציבים.


הנה תיאור מבנה החומר (מתורגם):

https://youtu.be/LE9Rmij-avM


סקירה על מבנה האטום (מתורגם):

https://youtu.be/mY1AMxUPhB8


כך נקשרים ביניהם אטומים לחלקיקים (מתורגם):

http://youtu.be/NgD9yHSJ29I?t=6s


תכנית חינוכית על מבנה החומר עם פרופסור דן שכטמן:

https://youtu.be/D2knuNloXH8?long=yes


וד"ר שקמה ברסלר שוורצמן מסבירה את החומר בצורה יפה ומקורית - בעזרת מוסיקה:

https://youtu.be/m5GKw93EL9M?long=yes

רדיואקטיביות (Radioactivity) היא התפרקות של גרעינים אטומיים מעצמם. ההתפרקות הזו גורמת לפליטת קרני אלפא (של גרעיני הליום), קרני ביתא (זרם של אלקטרונים) וקרני גמה (קרינה אלקטרומגנטית בעלת אורך גל קצר מאוד).

זו תופעה מרתקת שהכימאים לא מפסיקים להתעניין בה. היא נגרמת בשל מה שקרוי "כוח גרעיני חלש". הוא נגרם מאטומים בעלי איזוטופים עם גרעין לא יציב, מה שגורם לו לפלוט קרינה. איזוטופים שפולטים אנרגיה נקראים "איזוטופים רדיואקטיביים".


#הסכנה
יש אטומים המכילים איזוטופים עם גרעין שאינו יציב, מה שגורם לו לפלוט קרינה. והקרינה הזו, מאורכי גל קצרים כמו זה שמאפיין קרני רנטגן, קרני גמא ואור אולטרה סגול, יכולה להיות מסוכנת מאוד.

כל סוגי הקרינה עלולים לפגוע בתאים חיים, מה שמסכן בעלי חיים, כולל בני אדם, ממחלות ובעיות בריאות ותורשה ועד לפגיעה קטלנית וישירה.

הסיבה? - הקרינה הגרעינית לסוגיה מספיק חזקה בכדי לייצר פגיעה, בקריעת אלקטרונים מתוך האטומים שלהם. זה גורם לנזקים, החל מכוויות ולנזק גנטי בלתי הפיך ועד למוות כתוצאה מפגיעה חמורה אף יותר.


#סוגי הקרינה הרדיואקטיבית
קרני אלפא - זוהי קרינה חלשה מאוד, עם כושר חדירות מוגבל שאפילו דף נייר יאפשר לחסום אותה.

קרני ביתא - היא קרינה חזקה יותר, עם כושר חדירות גבוה משל קרני אלפא והוא יכולה לחדור, לעופרת למשל, לעומק של מילימטר אחד.

קרני גמא - מייצרות את הקרינה החזקה מאוד, שיכולה לחדור גם לעומק של 18 סנטימטרים של עופרת. קרני הגמא הן הקרניים החדירות ביותר והמסוכנות ביותר.


#היתרון הבריאותי
מצד שני, יש גם קרינה של קרני X, הנקראים גם קרני רנטגן. זהו סוג נוסף של קרינה, המסוגלת לחדור למוצקים, ליינן גזים ולחדור דרך רקמות הגוף - מה שהופך אותה לכלי איבחון רפואי והקרנות בחולי סרטן.

הקרנות שנעשות באמצעות קרינה כזו מאפשרות לרפא את הגוף. עושים זאת על ידי הקרנה על גידולים סרטניים, שאותם רוצים להשמיד בגוף. הקרנה מדויקת כזו פוגעת בגידול הסרטני ומחבלת בו עד לחיסולו, מבלי לפגוע ברקמות הגוף החיוניות.


הנה סיפורה של הרדיואקטיביות (מתורגם):

https://youtu.be/TJgc28csgV0


הקרנות או חשיפה לקרינה יכולה להשפיע על הגוף מאד - בנסיבות מסוימות להזיק ובזהירות המתבקשת לרפא (מתורגם):

https://youtu.be/zI2vRwFKnHQ


חיפוש מטורף אחרי כמוסה רדיואקטיבית בגודל של כדור אקמול שנפלה בכביש מהיר (עברית):

https://youtu.be/hlLY_pmk84E


הסבר על הקרינה הרדיו אקטיבית (עברית):

https://youtu.be/3AsMo7sBHec?long=yes


הרצאת וידאו קצרה על קרינה רדיואקטיבית שמקיפה אותנו (מתורגם):

https://youtu.be/TRL7o2kPqw0?long=yes


והסבר מקיף על מה שעומד מאחרי החשש מפני הקרינה של השדה האלקטרומגנטי של מכשירי החשמל, שאנו חוששים שיגרמו לנו לסרטן (מתורגם):

https://youtu.be/FfgT6zx4k3Q?long=yes

בימי הביניים האמינו המדענים שהיקום הוא קטן. התגליות של קופרניקוס וניוטון הראו שבנוסף לכדור הארץ יש כוכבים רבים במערכת השמש וביקום שמסביב עוד המוני כוכבים נוספים. המדען אדווין האבל גילה רק במאה ה-20 שהיקום הולך ומתפשט כל הזמן ומשתנה בלי הפסקה והוא כלל איננו קבוע בצורתו ובגודלו.

אבל איך זה קשור לחומרים שמהם עשוי היקום שלנו?

ובכן, בעשורים האחרונים התגלה שהחומר שממנו עשויים הכוכבים, הגלקסיות וכל מה שחי עליהם הוא בערך 5% מהחומר שקיים ביקום. הממצא המדהים הזה העלה את השאלה מהו החומר שממנו מורכבים שאר 95% של היקום. מה דעתכם?

בשנות ה-60 של המאה הקודמת גילו המדענים שגלקסיות מסתובבות במהירות עצומה. הם שאלו את עצמם כיצד הכוכבים נשארים במסלול הסיבוב ולא עפים החוצה מהגלקסיה. כוח הכבידה שהם חישבו היה קטן מדי מכדי לשמור על הכוכבים בתוך הגלקסיה.

בשנות ה-80 הגיעה חוקרת בשם ורה רובין למסקנה הבלתי נמנעת שחומר כלשהו, ככל הנראה חומר בלתי נראה, מחזיק את הכוכבים מלעוף מהמרכז החוצה, על אף שמהירותם גדולה מהצפוי על פי העקרונות המוכרים לנו.

החומר הזה זכה לשם "החומר האפל". פיסיקאים שעוסקים בתחום מעריכים שטלסקופים מאפשרים לראות כיום עד 10% מהמסה הקיימת ביקום. שאר המסה ביקום היא ככל הנראה של אותו חומר מסתורי ובלתי נראה.

בשנים שחלפו מאז צפו בכמה הזדמנויות באירועים שיתכן ואישרו את קיומו של החומר האפל הזה.

החל מניצנוץ כוכבים רחוקים בזמן שמסה לא נראית חולפת על פניהם, דרך עיוות הזמן והמרחב בגלקסיות שגורמת מסה בלתי נראית, ועד לענני גז שניתן לראות רק בטלסקופ רנטגן אבל בטלסקופ רגיל לא רואים דבר מהם - קיומו של החומר האפל הלך ונראה כעובדה.

אבל הוכחות חד משמעיות וממצאים שיאשרו את קיומו של החומר האפל לא נמצאו עדיין. אפילו לזהות מהם החלקיקים שמהם עשוי החומר הזה לא הצליחו עדיין הפיסיקאים. זה די מבלבל - לדעת שמשהו ככל הנראה קיים אבל לא למצוא מהו, משום שהוא בלתי נראה!

בכל מקרה, על פי תיאוריית החומר האפל, מעל 90% מנפח היקום הוא חלל ריק, ואקום, שכל מה שיש בו הם שדות אלקטרומגנטיים, שדות כבידה עמוסים בקרינה אלקטרומגנטית מסוגים שונים, ביניהם האור הנראה, גלי רדיו ועוד.


זה החומר שממנו עשוי היקום (מתורגם):

http://youtu.be/P5WACfIb-qk


סיפורו של החומר האפל שממלא כמעט את כל היקום (מתורגם):

http://youtu.be/HneiEA1B8ks


בסוף הכל מורכב מאטומים שמרכיבים את היקום ונוצרו כך (מתורגם):

https://youtu.be/CBZH4dMac-Q


כך מסביר החומר האפל את התצפיות הלא-צפויות של מהירות תנועת הכוכבים בגלקסיות (מתורגם):

http://youtu.be/cx7pmSBXHfs


וסרט תיעודי קצר שמציג את החומר שממנו עשוי היקום (עברית):

https://youtu.be/CKoZe-jQDAU?long=yes

נורת פלורסנט, או נורת פלואורסצנט כמו שלפעמים כותבים זאת, היא מהנורות החסכוניות והנפוצות בעולם. שנים רבות היכרנו בעיקר את נורות הפלורסנט הארוכות, אבל בעשר השנים האחרונות נעשו נורות פלורוסנט קטנות וחסכוניות מאד פופולאריות בעולם כולו.

תאורת הפלורסנט מבוססת על עיקרון שאנרגיה יכולה להפוך לאור - עיקרון שכל נורה עובדת לפיו. אבל בניגוד לנורות הלהט הישנות, נורת הפלורסנט מלאה בגז. כשמעלים את האלקטרונים של אטומי הגז לרמת אנרגיה גבוהה והם צוברים הרבה אנרגיה, משתחרר מהם לאיטו אור. האור הזה אינו נראה. מדובר בקרינה אולטרה-סגולה שרק כשהיא פוגעת בציפוי הזרחני שעל זכוכית הנורה מצידה הפנימי, היא גורמת לה להאיר (תהליך שנקרא פלורסנציה). זהו אורה של נורת הפלורוסנט.

מבחינה כימית, יש כאן תהליך של עירור - השקעת אנרגיה באטום. כשמשקיעים אנרגיה באטום, האלקטרון שלו עולה לרמת אנרגיה גבוהה וכשהוא יורד בחזרה לרמת האנרגיה המקורית שלו הוא פולט פוטון באורך גל קבוע. אורך הגל הזה קובע את הצבע שלו ובמקרה של הפלורסנט מדובר בצבע סגול, או בטווח האולטרא סגול. רק כשהפוטונים הללו פוגשים בציפוי הפנימי הזרחני של שפופרת הזכוכית, משתחררים הפוטונים מהחומר הזרחני הזה ומאירים באור לבן.


הנה סרטון שמדגים את התהליך של אור הפלורסנט:

http://youtu.be/xRTOC0AoTlc


אנימציה שמראה כיצד נורת פלורסנט פועלת:

http://youtu.be/z55566ep0Hg


הדגמת תהליך הפלורסנציה - פליטת אור כתוצאה מעירור אלקטרונים באטום וצניחתם חזרה לרמתם המקורית:

http://youtu.be/vVij5CG-UUc

הננו-פיזיקאים במעבדת המחקר של חברת המחשבים הוותיקה "יבמ" יצרו את הסרטון הקטן ביותר בעולם מאטומים בודדים! הם שברו את השיא העולמי בתחום יצירת סרטים זעירים.

כל התמונות בסרטון נוצרו על ידי הזזה של אטומים בודדים על ידי אנשי יבמ. לאחר הביצוע הוגדלו התמונות הזעירות פי 100 מיליון מגודלן המקורי ונערכו לסרט אנימציה פשוט אך מרשים מבחינה טכנולוגית.

חברת יבמ חוקרת ולומדת רבות כדי לפתח את היכולת לשלוט בתנועתם של אטומים בודדים. החברה עושה זאת בעיקר לצורך הפיתוח של מערכות אחסון אטומיות לאחסון מתקדם של נתוני מחשב.


הנה הסרט הקטן בעולם:

https://youtu.be/eBqFei1rCuM


כך יצרו את הסרטון הכי זעיר בעולם:

https://youtu.be/LpZJ1EFTRzY


וכך נעים האטומים (מתורגם):

https://youtu.be/b0IbXG0hnOk

הפצצה האטומית או "פצצת אטום" היא פצצה גרעינית. נשק גרעיני הוא נשק שמנצל את האנרגיה העצומה שאגורה בגרעין האטום ושעל ידי שחרור שלה, בתהליך של ביקוע גרעיני או פירוק גרעין כבד לגרעינים קלים יותר, יוצר כוח הרס עצום.

נשק גרעיני הוא הנשק החזק ביותר בעולם והוא שינה את מאזן הכוחות בעולם ואת האופן שבו מאיימות מעצמות זו על זו. באופן מסוים, בעזרת נשק זה, המעצמות לא נדרשות להילחם כי העובדה שיש להן נשק כזה יוצרת "מאזן אימה". כלומר, כל מעצמה גרעינית חוששת להפעיל את הנשק הגרעיני שברשותה, מחשש מהמכה הגרעינית שתבוא בתגובה.

את פצצת הגרעין הראשונה פיתח המדען היהודי רוברט אופנהיימר, שכונה "אבי פצצת האטום". הוא פיתח אותה בארה"ב ואיפשר לה לנצח את היפאנים במלחמת העולם השניה, על ידי הטלה של שתי פצצות אטום על הערים הירושימה ונגסאקי. התוצאות האיומות של פצצות האטום שהוטלו על הערים הללו יצרו הסכמה בינלאומית רחבה שיש לעשות הכל כדי שלא ייעשה שימוש בעתיד בפצצות אטום ויש לקוות שאכן כך יהיה.


הנה סרטון אמריקני של פצצת אטום בזמן ההתפוצצות:

http://youtu.be/qT4mSoZsbzM


על פיתוח פצצת האטום וכיצד הוטלה על העיר הירושימה (עברית):

http://youtu.be/gXKgvpw9DPc


וסרטון אותנטי של הפצצה השנייה, שהוטלה על העיר נגסקי (ללא מילים):

https://youtu.be/ARHx87nlOoQ