להאיר את הלייזר 

מאיץ החלקיקים על-שם קופלר, המבנה גבוה והלבן בלב קמפוס מכון ויצמן משמש כסמל למדע ישראלי, והעובדה שזה מכבר יצא משימוש – שכן התחום התקדם רבות מאז הקמת המאיץ ב- 1976 – מעידה יותר מכל על ההצלחה המדעית של ישראל. המאיץ נבנה כאשר פיסיקאים במכון ויצמן חיפשו דרך להאיץ גרעינים בכדי לחקור את האינטראקציות שלהם אחד עם השני ואת המבנה הפנימי שלהם. מאיצי חלקיקים רבים נבנו מסיבות דומות ברחבי העולם, המורכב והידוע שבהם – המאיץ של CERN בשווייץ, בו משתמשים אלפי פיסיקאים.

הדייר החדש ביותר במאיץ ההיסטורי במכון ויצמן הוא, באופן הולם במיוחד, מדען בתחום הפיסיקה הגרעינית שהאיץ בשנים האחרונות את התחום באופן משמעותי: פרופ' ויקטור מלכה, חוקר שניהל ב- 20 השנים האחרונות מעבדה בחזית המחקר העולמי בתחום פיסיקה של לייזרים רבי-עוצמה ב- École Polytechnique שבצרפת ואף עמד בראשה של קבוצת מחקר מובילה לחקר פלזמה במרכז הלאומי למחקר מדעי (CNRS) של צרפת. פרופ' מלכה הצטרף למחלקה לפיסיקה של מערכות מורכבות במכון ויצמן לפני כחצי שנה.

פרופ' מלכה עושה שימוש בקרני לייזר על מנת למזער מאיצי חלקיקים כך שיוכלו להיכנס בקלות למעבדה סטנדרטית. מאיצי חלקיקים קונבנציונליים דורשים מרחקים גדולים וחללים עצומים להאיץ חלקיקים למהירות הקרובה למהירות האור. פרופ' מלכה משתמש בקרני לייזר קומפקטיות אך רבות-עוצמה הממוקדות בנפח זעיר של פלזמה כדי להאיץ יונים טעונים במיוחד, ובכך הופך אותם לקרניים אולטרה-בהירות הניתנות לשליטה בקלות.

פלזמות, תווך טעון המכיל יונים חופשיים, נחשבות למצב הרביעי של החומר – אחרי מוצקים, נוזלים וגזים. הן קיימות בטווח רחב, החל באש תרמו-גרעינית הבוערת בלב כוכבים ועד לפלזמות קרות הנוצרות בגופי תאורה פלואורסצנטיים. פיסיקאים למדו להשתמש בפלזמה לשימושים שונים, החל ממסכי מחשב ת באנרגיה ועד לחומרים חמים ודחוסים מאוד השואפים להגיע לסף ההיתוך הגרעיני.

מאז שייצר את קרן האלקטרונים המונעת על ידי לייזר-פלזמה הראשונה בסוף שנות ה- 80, פרופ' מלכה המציא שיטות חדשות לשימוש בפלזמה במגוון תחומים כמו רפואה, תעופה וחלל, ואבטחה – למשל, לטובת סריקת משאיות לאיתור חומרי נפץ. כעת הוא מקווה לגלות שימושים נוספים למאיצי החלקיקים המבוססים על פלזמה שהמציא – ובכך, להפוך את מכון ויצמן לכוח מוביל בתחום זה.

בפני פרופ' מלכה עומד אתגר ייחודי, אשר רוב המדענים החדשים של מכון ויצמן לא נתקלים בו: במקום לבנות מעבדה חדשה, עליו למעשה לשנע מעבדה קיימת עם ציוד מתוחכם שנבנה על-פני 20 שנה ממדינה אחת למדינה אחרת. פרופ' מלכה גייס שני דוקטורנטים לסייע בתהליך זה. את חודשיהם הראשונים בתואר, הם יבלו במעבדתו הישנה בצרפת בכדי ללמוד כיצד להשתמש במכשור הרב.

בדצמבר חתם מכון ויצמן על חוזה לרכישת קרן הלייזר החזקה ביותר בישראל אי-פעם, לשימושו של פרופ' מלכה. "זה לא כמו לקנות מכונית ולנסוע בה הרבה", הוא אומר. "אלו הם מכשירים חזקים מאוד ועדינים מאוד. עלינו לעצב ולהתאים אותם, ואז להתקין אותם ולכייל אותם, ולאמן אנשים להשתמש בהם". ייקח לו לפחות שנתיים מנקודת הזמן הנוכחית לבנות, להעביר לארץ ולהתקין את הלייזרים שמהווים את לב המעבדה שלו.

מעבדתו החדשה, מעבדת שוורץ/רייסמן לפיסיקה של לייזרים רבי-עוצמה, עוברת כעת שיפוץ בתוך מאיץ החלקיקים על-שם קופלר שבמרכז קנדה לפיסיקה גרעינית. יסודות המעבדה צריכים להיות כה יציבים עד כי משאיות חולפות לא יגרמו לאף תנודה שתשבש את הכיול העדין של מערכי הלייזר.

קרניים של שלום

הפוטנציאל של קרני לייזר חדשות מסוג זה הוא אדיר. למשל, מאיצי החלקיקים מונעי-הלייזר של פרופ' מלכה יכולים להפיק זרם של פרוטונים שיכולים לשמש בטיפולים רפואיים בסרטן מבוססי פרוטונים או האדרונים, אשר משמשים לטיפול ממוקד בגידולים הממוקמים עמוק ברקמות הגוף, או כנגד סוגי סרטן העמידים לכימותרפיה. תרפיה באמצעות פרוטונים נמצאת כיום בשימוש נרחב בילדים אשר גופם הגדל ללא הרף רגיש מאוד לנזקים ההיקפיים של טיפול רדיולוגי; היא מהווה כלי מדויק הרבה יותר מהחלופות ולכן השימוש בה מונע פגיעה ברקמות בריאות העוטפות את הגידול. אך הציוד הקונבנציונלי המשמש ליצירת זרם הפרוטונים הוא יקר וכבד.

במחקרים קליניים מאושרים בסרטן הערמונית, פרופ' מלכה כבר הדגים כיצד קרניים מסוג זה עשויות להתאים למשימה של העברת מינון מדוד של קרינה מרוכזת ומדויקת לעומק הרקמות, ובכך לגרום פחות נזק ברקמות בריאות סמוכות. הוא הדגים כיצד לייזרים מבוססי פלזמה יכולים לשמש כמכשירי רנטגן ניידים ליישומים תעשייתיים הדורשים חדירה מעבר לשכבות חומר עבות והפקה של דימות ברזולוציה גבוהה. מכשירים מסוג זה נמצאים כעת בבחינה לשימוש התעשייה הביטחונית ולבדיקת חלקי מטוסים כנגד לחצים ושברים אשר תמנע את הצורך בפירוק המטוס לצרכי בדיקה בלבד.

פרופ' מלכה מאמין כי מעבדתו החדשה תהפוך במהרה למרכז פעילות הומה לכיווני מחקר חדשים ותשרת תחומי מומחיות קיימים במכון ויצמן כאופטיקה אולטרה-מהירה, פיסיקה באנרגיות גבוהות, מיקרוסקופיה ודימות ברזולוציה גבוהה, ועוד. הוא מציין כי הוא נרגש להצטרף לקהילה המדעית בישראל, אותה הוא מעריך בזכות האנרגיה, הגמישות והיצירתיות שלה. הוא יחלק את זמנו, בשנה וחצי הקרובות, בין מעבדתו הישנה ליד פריס ומעבדתו המתהווה כאן, במכון ויצמן

"במכון ויצמן יש סביבה מדעית יוצאת דופן שמעודדת אותי לבנות את תכנית המחקר השאפתנית שלי כאן", אומר פרופ' מלכה. מאז ביקורו הראשון בישראל, בגיל 10, הוא מתמיד בביקורים תכופים. הוריו מחלקים את זמנם בין אשדוד ופריס. הוא נשוי לאמנית אגנס פינקל, ולזוג שתי בנות (מאיה ודינה) המצפות בקוצר רוח לחיים "במשרה מלאה" בישראל.

 

Prof. Victor Malka is supported by the Abramson Family Center for Young Scientists, the Leona M. and Harry B. Helmsley Charitable Trust, Dr. and Mrs. Irving and Cherna Moskowitz, Sam Reuvsky (Canada), and the Gerald Schwartz and Heather Reisman Foundation

 

פרופ' ויקטור מלכה