This post is also available in:
English (אנגלית)
חוקרים הצליחו לפתח את מה שעשוי להיות המנוע החם ביותר בעולם – בממדים כה זעירים, עד שניתן לראותו רק באמצעות ציוד מיוחד. המנוע, שמבוסס על חלקיק מיקרוסקופי מרחף ומנגנון שנקרא “מלכודת פול" (Paul Trap) פועל בטמפרטורות הגבוהות מאלו שבמרכז השמש, ועשוי לשנות את האופן שבו אנו מבינים תרמודינמיקה – ואף לסייע בחקר מחלות.
בניגוד למנועים רגילים שמטרתם לייצר כוח, המנוע הזה משמש כמודל ניסויי לבחינת המרות אנרגיה ותנודות בקנה מידה מיקרוסקופי. בגודל כה קטן, ההתנהגות התרמית אינה צפויה לפי חוקי התרמודינמיקה הקלאסיים – לעיתים אף מתקררת דווקא כאשר מחוממת, תופעה הנובעת מתנודות תרמיות זעירות שבעולם המאקרו כמעט אינן מורגשות.
המנוע פועל על ידי לכידת חלקיק טעון בתוך ואקום בלחץ נמוך, באמצעות שדות חשמליים. החוקרים הוסיפו רעש אקראי למתח החשמלי שמוזן לאלקטרודות, מה שגרם לעלייה קיצונית באנרגיה הקינטית של החלקיק – וכתוצאה מכך לטמפרטורות אפקטיביות הגבוהות אף מאלה שבמרכז השמש.
על פי דיווח של Interesting Engineering, למרות שמדובר לכאורה בניסוי ממוקד, השלכותיו רחבות בהרבה. תרמודינמיקה – תחום שצמח בתקופת המהפכה התעשייתית – מהווה בסיס לכל מערכות האנרגיה המודרניות. כאשר בוחנים העברות אנרגיה בקני מידה זעירים, מתגלות תופעות חדשות שמובילות לתובנות פיזיקליות עמוקות.
אך היישומים אינם תיאורטיים בלבד. אחד הכיוונים המבטיחים הוא השימוש במנוע המיקרוסקופי הזה כמודל פיזי – או "מחשב אנלוגי" – לחקר קיפולי חלבונים.
קיפול חלבונים הוא תהליך מרכזי בביולוגיה האנושית ובמחלות רבות; כאשר חלבונים מתקפלים באופן שגוי, הם עשויים להוביל למחלות כמו אלצהיימר ופרקינסון. סימולציה דיגיטלית של קיפול חלבונים דורשת משאבי מחשוב אדירים, בשל הפער בין תנועת אטומים לבין דינמיקת הקיפול הכוללת. אך ייתכן שמלכודת פול תוכל לעקוף את המגבלה הזו, באמצעות שחזור פיזי של הכוחות הפועלים על חלבון מתקפל.
על ידי ניתוח תנועת החלקיק הלכוד בתנאים מדומים שונים, יוכלו החוקרים להפיק נתונים שיסייעו להבין כיצד חלבונים אמיתיים מתקפלים – ואף לסלול את הדרך לפיתוח תרופות חדשות.
הטכנולוגיה עדיין בשלביה הראשוניים, אך הניסוי הזה ממחיש כיצד מערכות מיקרוסקופיות עשויות להוביל לפריצות דרך בתחומים מגוונים – מפיזיקה תיאורטית ועד רפואה מתקדמת.
ההודעה לעיתונות פורסמה כאן.
