אם נרצה להדגים כמה קטן הוא האטום נזדקק לדוגמה מעולם אחר. אם ניקח אוכמניה, הפרי הקטנטן הזה, ונניח שהיא אטום אחד של אשכולית, כדי לחבר את כל האוכמניות במספר האטומים שבפרי אשכולית אחד, נזדקק לנפח של כדור הארץ כולו!

ואם ננסה להמחיש כמה קטן הוא הגלעין של האטום, נניח לרגע שהאטום כולו הוא כגודל אצטדיון כדורגל. בתוך האטום בגודל אצטדיון, יהיה הגלעין שלו בגודל של גולה קטנה!

המדהים ביותר הוא שאפילו בתוך הגלעין יש המון חלל ריק, שכן בתוכו יש את הפרוטונים, הניוטרונים והאלקטרונים, אבל ביניהם יש המון כלום.. חלל ריק..


הנה סרטון על גודלם של האטומים (מתורגם):

http://youtu.be/yQP4UJhNn0I?t=13s


עוד על גודלו של האטום (מתורגם):

https://youtu.be/_lNF3_30lUE


וכיום ניתן לצפות באטומים בעזרת מיקרוסקופים משוכללים במיוחד:

https://youtu.be/yqLlgIaz1L0

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

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

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

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

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

הממציאים של פצצת האטום אינם אדם אחד או שניים. מדובר בקבוצה גדולה של אנשים, מעל 100 אלף איש, שבראשם עמד רוברט אופנהיימר, המנהל המדעי של פרויקט פיתוח הפצצה האטומית. הוא ניהל לבדו פרויקט גורלי, מהמורכבים והמתוחכמים בהיסטוריה. בהמשך חייו הוא התוודה על הזעזוע שחש מהתוצאות ההרסניות של פצצות האטום שהוטלו על יפאן וציטט את המילים הקשות מהספר "בהגאוואד גיטה": "הנה הפכתי למוות, הייתי למחריב העולמות".

'פרויקט מנהטן' היה השם שנבחר לפיתוח הפצצה הגרעינית. הפרויקט התרכז בלוס אלמוס שבארה"ב, אבל שלט בפעילות מדעית, טכנולוגית ותעשייתית שנעשתה בכל רחבי ארה"ב.

אופנהיימר אמנם נחשב לאבי הנשק האטומי, אך עבודת הפרויקט שבראשו עמד הושפעה מעבודותיו של אלברט איינשטיין, מהפיזיקאים החשובים במאה ה-20 ואולי גדול הפיזיקאים בכל הזמנים.

הכל התחיל מכך שלאיינשטיין פנו שלושה מדענים מהונגריה, שהיגרו לארה"ב אך זכרו את אכזריותם של הנאצים וחששו מהידע שהצטבר אצלם בתחום הגרעין. הם ביקשו מאיינשטיין שיסייע לשכנע את נשיא ארה"ב רוזבלט, בנחיצות הפיתוח של נשק גרעיני אמריקני. הם חששו מכך שהפיזיקאים של היטלר יקדימו את ארה"ב ושאר המדינות הדמוקרטיות בפיתוח פצצה גרעינית. איינשטיין הצליח במשימה ועל אף שההתחלה הייתה מהוססת, המשאבים העצומים שהושקעו בפרויקט מנהטן העניקו לארצות הברית יתרון ניכר על פני הנאצים, שמנהיגם היטלר העדיף לשים דגש על פיתוח כלי נשק אחרים, על פני הנשק הגרעיני.


סרטון קצר על הנסיבות להקמת פרויקט מנהטן:

http://youtu.be/-gBYU5SFnx8


רוברט אופנהיימר מתוודה על הקושי בסבל שגרמה הפצצה שפיתח עם אנשיו לאזרחים:

http://youtu.be/l8w3Y-dskeg


"ניסוי טריניטי" - הניסוי הראשון של פצצה אטומית במסגרת פרויקט מנהטן ב-16 ביולי 1945:

http://youtu.be/Ru2PWmGIoB8


האבולוציה של הנשק הגרעיני:

https://youtu.be/xLRSmzGRLUk


מצגת וידאו עם תמונות מפרויקט מנהטן:

http://youtu.be/hljX7_P2leE


וסרט תיעודי על אופנהיימר האמריקאי, האחראי ליצירת ההפצצה האטומית:

https://www.youtube.com/watch?v=Vm5fCxXnK7Y?long=yes

אחת התיאוריות הקשות לגבי מצבו של העולם לאחר מלחמת עולם גרעינית הוא חורף גרעיני (Nuclear Winter). את התיאוריה העלה בזמנו החוקר חאיש התקשורת המשפיע קארל סייגן. הוא הסביר שלאחר מלחמה גרעינית גדולה, כזו הכוללת פיצוצים גרעיניים רבים, במיוחד מעל מטרות עירוניות שיגרמו להתלקחויות, שריפות יער ושריפות ענק בערים גדולות, תתמלא הסטרטוספירה של כדור הארץ בכמויות ענק של עשן פחמני, אבק ואפר, מה שיסתיר לשנים רבות את אור השמש ויביא למזג אוויר קר מאוד, שיימשך שנים.

התוצאות של מצב כזה יהיו שינויים משמעותיים של האקלים העולמי. מרבית העשן שיוותר בסטרטוספירה יהיה אמנם אטום לקרינת השמש אבל דרכו תעבור החוצה קרינה תת-אדומה, מה שיבטל את החימום של כדור הארץ על ידי אפקט החממה. התוצאה, כבר הבנתם, היא קור כלבים אמיתי.

מעבר לחיים הקרים והחשוכים ומצב הרוח הרע והדכאוני שהם יגרמו, התוצאות עלולות להיות חמורות יותר מכל אסון טבע שהכרנו. הם יכללו נזקים קשים מאד שישפיעו על החברה האנושית כולה. מפגיעה באקלים העולמי למשך עשור ויותר, דרך התקררות של מספר מעלות מעל אזורים גדולים על פני כדור הארץ, ירידה קשה בגידולי מזון ובתבואת החיטה העולמית ועוד.


הנה החורף הגרעיני וכיצד הוא יווצר:

https://youtu.be/MJUeae_qE6A


על החורף שיווצר אחרי מלחמה גרעינית:

https://youtu.be/bBCe3qwxRRs


ממשרד החיוך - אין כמו ריח של גשם גרעיני ראשון... במיוחד אם הוא בא מצפון-קורע (עברית):

https://youtu.be/t8wGPeIy0B0


לא מעט סרטים הוליוודיים עוסקים בעולם הפוסט-אפוקליפטי, של אחרי הפצצה האטומית:

https://youtu.be/vJFh0dQQ0a0?long=yes


סרט עלילתי על דניאל, שנשאר אחרי שואה אטומית:

https://youtu.be/MPUDWpD_8OU?long=yes


ועוד אסופה קולנועית עצובה - על היום שאחרי הרס העולם או במהלכו:

https://youtu.be/m6NBme-uR18?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

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

על אף החשש הגדול ממנה, שווה לדעת שאנרגיה גרעינית (Nuclear Energy) היא כנראה מקור אנרגיה נקי לסביבה, היא כמעט ולא פולטת קרינה, פחמן או זיהום אוויר ובמיוחד בהשוואה לייצור של חשמל מדלקי מאובנים, כמו נפט, פחם וגז טבעי.

אנרגיה גרעינית היא האנרגיה שמשתחררת מגרעין האטום, לרוב בביצוע תהליך של ביקוע גרעיני (ראו בתגית "ביקוע גרעיני") ולעתים בהיתוך גרעיני (בתגית "היתוך גרעיני").

השימושים העיקריים של אנרגיה גרעינית הם לייצור של חשמל בתחנות כוח גרעיניות. את החום שנוצר מהביקוע מנצלים להרתחה של מים ויצירת קיטור שמניע טורבינות ומייצר חשמל.


#יתרונות
יתרונן של תחנות הכוח הגרעיניות בייצור חשמל הוא שתהליך זה הוא יציב, זול משמעותית, לא פולט פחמן דו-חמצני המזהם את האטמוספרה ומנגד - מספקת חשמל באופן אחיד, לעומת טכנולוגיות ירוקות אחרות, שכשאין שמש, רוח וכדומה, צפירות הרבה פחות אנרגיה.

בכך מציעה יצירת החשמל באמצעות אנרגיה גרעינית פתרון מוצלח, בריא ובטוח הרבה יותר לשיפור ויצירת משבר האקלים, לעומת השיטות המזהמות או הלא יציבות של ייצור חשמל.

ענקי טכנולוגיה כמו ביל גייטס ואילון מאסק טוענים שעתיד החשמל הוא בכורים גרעיניים. האחרון גורס שטכנולוגיה זו תוכל לשבור את תלותן של מדינות אירופה בגז הרוסי ותמנע את יוקר המחיה העולה בשל מחירי הנפט המטפסים בעולם. מייסד מייקרוסופט, ביל גייטס, רואה באנרגיה הגרעינית את האנרגיה הנקייה היחידה (לעומת אנרגיה סולרית התלויה בשמש למשל או אנרגיית הרוח שאינה מייצרת כשאין רוח). שתוכל לספק כמויות אדירות של אנרגיה, בכל שעה במהלך היממה, בכל עונה וכמעט בכל מקום בכדור הארץ.


#בטיחות
בטכנולוגיה הנוכחית האנרגיה גרעינית היא אמנם מסוכנת, בשל החשש מתאונות גרעיניות שגורמות להרג של רבים וליצירה רבה של פסולת רדיואקטיבית ומסוכנת. אבל חשוב לציין שאסונות העבר המעטים הביאו להחמרת האכיפה והפיקוח בכורים הגרעיניים, עובדה שהפכה את תחום הכורים הגרעיניים למאוד מוסדר.

בנוסף, טכנולוגיות חדשות כמו כורי תוריום, בטוחים פי כמה ובלתי ישימים לנשק גרעיני, יוכלו תוך שנים ספורות לפתור את הבעיות ולהציע פתרונות שהם גם סביבתיים וזולים וגם בטוחים יותר מכל שיטה אחרת.


הנה הסבר על האנרגיה הגרעינית (מתורגם):

https://youtu.be/rcOFV4y5z8c


היתרונות באנרגיה גרעינית (מתורגם):

https://youtu.be/pVbLlnmxIbY


החששות שמנגד לגבי יצירת חשמל מאנרגיה גרעינית (מתורגם):

https://youtu.be/HEYbgyL5n1g


טומיוקה, עיר יפנית שננטשה בשל אסון גרעיני (מתורגם):

https://youtu.be/hJN3diBR44I


והפחד מאנרגיה גרעינית שמביא לפגיעה בכדור הארץ (מתורגם):

https://youtu.be/LZXUR4z2P9w?long=yes

הוא היה מהפכן תודעתי, הקדים את זמנו, נתקל בהתנגדות לרעיונותיו, אבל בדיעבד זכה למעמד של "אבי המדע המודרני". קראו לו דמוקריטוס (Democritus) והוא הבין, 2000 שנה לפני הבא שיסכים איתו, שכל חומר ביקום מורכב מאטומים.

כן, מה שהיום נתפס כאמת מוחלטת, שאין עליה ערעור או ספק, פעם הייתה טענה שנתפסה כדימיונית.

כחמש מאות שנה לפני הספירה, נטש דמוקריטוס את חייו הנוחים ויצא לשוטט ברחבי העולם העתיק. הוא בילה שנים רבות באיסוף של ידע וחוכמה מפיהם של המלומדים והחכמים המובילים בתרבויות מצרים ופרס.

גם דמוקריטוס, מי שכונה "הפילוסוף הצוחק", על שום דבקותו בדרך השמחה כדרך המועדפת לניהול חיים טובים ועשירים, גם הוא הוטרד משאלה מדעית שהעלה 100 שנה לפניו תלס ממילטוס, פילוסוף יווני אחר. השאלה החשובה הזו הייתה "מהי מהות החומר?"

התשובה המבריקה שלו התבססה, ממש כמו מדען מודרני, על רעיון שנהגה על ידי מלומדים אחרים לפניו. דמוקריטוס טען שהעולם בנוי ממרכיבים זעירים. הוא קרא להם אטומים, כלומר a-tomos, שפירושו ביוונית "לא ניתן לחלוקה".

דמוקריטוס היה הראשון שהגה תיאוריה מנומקת ומסודרת היטב, שבמרכזה עמד האטום כמרכיב יסודי של העולם כולו. העולם לפיו עשוי ריק אינסופי, שבו נעים אין-ספור אטומים שכולם זהים ושלא מתחלקים לרכיבים קטנים יותר. אינסוף ההרכבים שהם יוצרים הם שיוצרים את החומרים המגוונים שבעולם. דרך הרכבתם ותנועתם של האטומים, הם שיוצרים את כל השינויים שבעולם.

תורת האטום של דמוקריטוס ניתנת לכימות וכפופה לחוקי המתמטיקה. לפיה הטבע הוא סוג של מנגנון מכני ענקי ומורכב.

דמוקריטוס, כמי שטען שהאדם הנבון לא מתלונן על מה שחסר לו אלא שואב הנאה ממה שיש בידיו, הגיע לגיל 90 ומת בשיבה טובה. הייתה לו אכן סיבה לצחוק...

אבל גורל התיאוריה שלו היה פחות מוצלח. הרעיון של עולם שבנוי מאטומים קטנים, מחוברים זה לזה וצפים בריק אינסופי, לא ממש התאים לעידן של סגידה לאלים שחיים על הר האולימפוס ושל אמונה בעל-טבעי. צל כבד הוטל על התיאוריה שלו, במשך יותר מאלפיים שנה.

רק במחצית הראשונה של המאה ה-19 לספירה תזכה תורת האטומיסטים, בראשם דמוקריטוס, לחנינה מהשיכחה שנכפתה עליה. אז ייתן לה כימאי ופיזיקאי בריטי בשם ג'ון דאלטון דחיפה ויהפוך אותה די מהר לגישה המדעית המקובלת על הכל. דמוקריטוס, רק אומרים, היה הראשון.


הנה סרטון על דמוקריטוס ועל היותו הראשון שהבין את האטום (מתורגם):

https://youtu.be/xazQRcSCRaY


חייו של דמוקריטוס, אבי המדע המודרני:

https://youtu.be/CFjrcekQkdU


מדברים עליו:

https://youtu.be/lHT4wWwBqQY


והוא כמובן פספס את מרכיביהם של האטומים (מתורגם):

https://youtu.be/yQP4UJhNn0I

תחנות כוח גרעיניות הן המצאה חדשה יחסית. הן משתמשות באנרגיה שמשתחררת מביקוע של אטומים של דלק גרעיני, כדי לייצר חשמל זול, שאינו מזהם את הסביבה.

במהלך הביקוע הגרעיני גורמים להתפצלות של גרעין אטום כבד, כמו אורניום-235, לשני גרעינים קטנים יותר. בכך משתחררת כמות אדירה של אנרגיה, בצורה של חום, קרינה ונויטרונים. בהמשך יכולים נויטרונים אלה לפצל גרעינים אחרים וליצור תגובת שרשרת שהיא שמייצרת את שחרור האנרגיה הגרעינית העצומה. עוד על כך בתגית "ביקוע גרעיני".

יש שתחנות חחח משתמשות בשיטה אחרת הנקראת "היתוך גרעיני". ראו בתגית "היתוך גרעיני".

הבעיה היא שאם תחנות כוח גרעיניות נפגעות, כמו שקרה בצונאמי ביפאן, הן עלולות לגרום לדליפה של קרינה גרעינית. קרינה גרעינית היא מסוכנת ומונעת מאנשים לחיות בסביבת התחנות הרוח הגרעיניות הדולפות בעתיד.


כך מתבצעים ביקוע והיתוך גרעיני (מתורגם):

https://youtu.be/rfGqSsTGhF0


טכנולוגיה מתקדמת בכור ההיתוך הגדול בעולם שיפיק אנרגיה מחיבור אטומים בטמפרטורות גבוהות (עברית):

http://youtu.be/igszbU0XAHk


ותחנת כוח גרעינית מהסוג שיש בעולם כיום (מתורגם):

http://youtu.be/S-VMThrPt0s

המטוס האטומי (Atomic plane), הוא מטוס המונע על ידי מנוע גרעיני. מדובר בקונספט, כלומר רעיון שעלה ותוכנן בתקופת המלחמה הקרה.

התכנון היה לרתום את היכולת של אנרגיה גרעינית כדי להניע מטוס ובכך להציע פוטנציאל לטווח אדיר, כמעט בלתי מוגבל ולמשך טיסה ממושך.

הרעיון הבסיסי היה להתקין על סיפון המטוס כור גרעיני שיחמם אוויר. לאחר מכן יוזרם האוויר החם וייצר כוח דחף. התכנון היה שהכור יחליף בכך את הצורך בדלק רגיל ויאפשר למטוס לטוס לזמנים ממושכים וללא תדלוק.

על אף שהמטוס הזה יכול היה להיות מכונת מלחמה מטורפת, דיברו עליו אז כעושה שלום. זה אף זיכה אותו בכינוי "Peace Maker".

לידתו של הרעיון לפתח מטוס אטומי הייתה בשנות ה-40, כשבמהלך שנות ה-50 הוא הלך וצבר אחיזה. מדובר בתקופה בה הטכנולוגיה הגרעינית נבחנה לצרכים שונים. באותה תקופה האמינו תומכי הרעיון ששימוש באנרגיה גרעינית יוכל להתגבר על הצורך של מנועי סילון בתדלוק תכוף ועל טווח הטיסה המוגבל שלהם.

אף שהרעיון בתיאוריה נראה מבטיח, מנעו כמה אתגרים וחששות את פיתוח המטוס הגרעיני הזה. בין הסיכונים הבטיחותיים היו הימצאו של כור גרעיני על סיפון של כלי טיס, ההגנה ההכרחית על הצוות מקרינה (נדרש לכך מיגון כבד ומגושם) והחשש מתאונות או תאונה אפשרית שיביאו לזיהום גרעיני.

משעלו על היתרונותיו הפוטנציאליים הסיכונים והאתגרים הקשורים בכלי טיס גרעיני, הופסק הפרויקט לחלוטין. מה גם שבאותה תקופה התקדמה מאוד טכנולוגיית מנועי הסילון הרגילים. כך יצא שעם כל התכנונים והמחקרים בנושא, אף מטוס גרעיני לא נבנה, הוכנס לשירות או הפך מבצעי בצבא כלשהו בעולם.


הנה המטוס האטומי (עברית):

https://youtu.be/-C1uZxcoLQY


סיפורו של המטוס האטומי (עברית):

https://youtu.be/_9zsj2ZDj90


וסיפור פצצת הגרעין האבודה באוקיינוס השקט:

https://youtu.be/x5NZ0K0uff0?long=yes

מים כבדים (Heavy water) הם חומר מקרר ומאט בכורים גרעיניים ובפצצות גרעיניות, פצצות אטום. הכינוי "מים כבדים" ניתן להם על שום הדמיון בתכונותיהם הכימיות למים רגילים ועל שום שאטומי המימן הרגילים שבמים הוחלפו כאן ב"דאוטריום" - איזוטופ מימן כבד יותר, שהופך את מסת המים הללו לגדולה בערך ב-10% ממסת המים הרגילים.

"מים כבדים" הוא בעצם הכינוי שניתן לתרכובת שהכימאים מכירים בתור 2H2O או D2O[1]. זהו איזוטופולוג של מים - מולקולה שמורכבת מאטום חמצן שקשור לשני אטומי דאוטריום.

לפני העידן הגרעיני לא היה כל שימוש במים הכבדים. רק בעידן הטכנולוגיה הגרעינית, כשחיפשו חומר שיעכב ויאט את המהירות של הנויטרונים, חקרו וגילו את דבר קיומם.

המים הכבדים עובדים בתוך האטום. גרעין האטום כולל את הפרוטון ולידו את הנויטרון, חסר המטען. סוג החומר הכימי נקבע על ידי מספר הפרוטונים, בעוד שהנויטרונים רק מכבידים על המסה. הנויטרונים שנפלטים בתגובות הגרעיניות של כור אטומי או פצצה גרעינית, טסים במהירות עצומה. כדי שגרעין האורניום יבלע אותם, יש להאט את הנויטרונים. זה בדיוק תפקידם של המים הכבדים.

במלחמת העולם השנייה הצילו נורווגים אמיצים את העולם כשהטביעו מעבורת נאצית שהעבירה מים כבדים לגרמניה, לצורך ייצור של פצצות אטום למלחמה בבנות הברית.


הנה המים הכבדים:

https://youtu.be/qctknBcFozg


הסבר כימי של המים הכבדים:

https://youtu.be/sQNKKIVXRuE


הדגמה לקרח ממים כבדים, ששוקע במים, בניגוד לקרח ממים רגילים:

https://youtu.be/VLiirA5ooS0


ועוד הדגמה:

https://youtu.be/YYInVraBe7s


הטבעת המעבורת הנאצית עם המים הכבדים שנועדו לפצצות אטום:

http://youtu.be/RzJ1RH-W67w


וקצת הומור אפשר גם כאן, בפרק על המים הכבדים של מ"ק 22 (עברית):

https://youtu.be/0t4dzyTPgec?long=yes

פרס הייתה אימפריה גדולה בימי קדם. עם השנים, כמו שקורה לאימפריות לא פעם (או תמיד), היא ירדה מגדולתה.

בשנת 1935 השתנה שמה של פרס לאיראן ועם הזמן הייתה לארץ חילונית ועשירה, עם שדות נפט גדולים, שהניבו כסף רב לממלכה. השלטון אז היה בידיה של משפחת השאח הפרסי. רבים במדינה ראו בו מנהיג מושחת, שחי בעושר במדינה עניה ורודן שיש להחליפו.

ואכן, בסוף שנות ה-70 השתלטו המוסלמים הדתיים על המדינה במהפכה והפכו אותה ל”רפובליקה האסלאמית של איראן” - רפובליקה דתית, אסלאמית-שיעית קיצונית.

מאז הפכה המדינה המוסלמית לבעלת שאיפות גדולות. היא מנסה לחזור ולהיות אימפריה, להתחמש, לפתח כלי נשק מסוגים שונים כולל נשק גרעיני ולהגיע לידי שליטה במדינות ואזורים רבים במזרח התיכון.

הסנקציות הבינלאומיות שהוטלו על איראן בשנים האחרונות מנסות לחסום אותה מלהגיע לנשק גרעיני, במיוחד לאור תמיכתה בטרור והצהרות תוקפניות כנגד ישראל וארה”ב.


הנה סיפור המהפכה האיראנית:

https://youtu.be/Q2eDkOaeEbA


על ההיסטוריה הארוכה של איראן:

https://youtu.be/60IDTAg33K0?t=10s


מהי תכנית הגרעין של איראן? (עברית לילדים)

https://youtu.be/_6JKVUlhKqE?t=4s


ההסכם שמדאיג את ישראל (עברית):

https://youtu.be/HMvY09B_YFQ


תכנית חינוכית על איראן של ימינו (עברית):

https://youtu.be/IvNIt2dWsXI?long=yes


כתבת טלוויזיה על איראן של אחרי המהפכה האיסלמית (עברית):

https://youtu.be/nfN15cgF0Yo?long=yes


והרצאה על האימפריה הפרסית והאוייבת שלה יוון העתיקה (עברית):

https://youtu.be/_rpVoITMk0A?long=yes

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

התקפת תולעת סטאקסנט (Stuxnet) על נתנז, הכור האטומי של איראן, כוונה כדי לפגוע ולחבל במתקני הגרעין של איראן. התולעת שפותחה כמה שנים לפני כן, הופעלה כנגד האיראנים בשנת 2010 והיכתה אותם בתדהמה - הצנטריפוגות שלהם, אותם מכשירים שנחוצים למפעל הגרעיני השאפתני שעליו שקדו שנים רבות, החלו לפתע להשמיד את עצמן בקצב מטורף. בתוך ימים התפרסם בעולם אחד מאירועי לוחמת הסייבר המדהימים בתולדות האנושות - מתקפת הווירוסים האכזרית בתולדות המיחשוב, שנועדה לעכב את תוכנית הגרעין של איראן ואף לחסל אותה.

זה התחיל מתולעת מחשבים אחת, תכנית מחשב הרסנית, שהולידה עוד ועוד תולעים קטלניות. התוצאות שגרמה המתקפה הממוחשבת היו קשות. ימים ספורים לפני שחובר למערכת החשמל, האיראנים נאלצו להשבית את הכור הגרעיני לייצור חשמל שבנו בבושהר. כדי למנוע דליפה גרעינית איומה דוגמת זו שקרתה בעבר בצ'רנוביל הרוסית, הם גם הוציאו את 163 מוטות הדלק מהליבה של הכור ונאלצו להשביתו לזמן רב.


הנה סיפורה של תולעת המחשבים סטאקסנט:

http://youtu.be/FMyX_izxn8I


הסבר על תולעת המחשב סטאקסנט:

http://youtu.be/7g0pi4J8auQ


ומסתבר שאיראן המותקפת לומדת לתקוף בחזרה דווקא מהמתקפה שנוהלה נגדה:

https://youtu.be/ILR9n2WAeq4

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

אנולה גיי (Enola Gay) היה השם של מטוס חיל האוויר האמריקני שממנו הטילה ארה"ב את פצצת האטום "ילד קטן" על העיר הירושימה ביפאן. זה קרה ב-6 באוגוסט 1945, לפני סיום מלחמת העולם השנייה. בזכות התפקיד החשוב שמילא המפציץ הזה מסוג B-29, הפך שמו לכינוי להפצצות ההיסטוריות הללו בעצמן. המבצע נחשב זה שפתח תקופה חדשה בתולדות האנושות ולמעשה גם סיים את מלחמת העולם השנייה.

כיום מוצג אנולה גיי במוזיאון התעופה הסמית'סוניאן שבוושינגטון, בירת ארה"ב.


הנה סיפור ההפצצה הראשונה בהיסטוריה, שבוצעה על ידי אנולה גיי:

http://youtu.be/grW3GqGmELU?t=4m27s


סיפורו של המפציץ אנולה גיי:

http://youtu.be/AgxTPFWvHjU


ושיר פופ אלקטרוני שהוקדש לו על ידי להקת הפופ "Orchestral Manoeuvres In The Dark":

https://youtu.be/d5XJ2GiR6Bo

בריוקאן שבנורווגיה יש מפעל ענקי לייצור חשמל ומים כבדים. במהלך מלחמת העולם השנייה השתלט הצבא הנאצי על המפעל וייצר בו מים כבדים. המים הכבדים הם רכיב חובה לייצור של פצצות אטום ונשק גרעיני שהיטלר כל כך רצה, כדי להכריע את המלחמה ולשלוט בעולם.

כדי למנוע מהיטלר לקבל את הנשק האימתני הזה ולכבוש את העולם, סייעו אנשי המחתרת הנורווגית לבריטים ולבעלות הברית לפוצץ את המפעל. בהמשך הם גם הטביעו באגם טינסיון את המעבורת שנשאה מים כבדים, מעבורת שהנאצים חילצו וניסו להשיט בדרך לגרמניה. בכך הצליחה המחתרת הנורווגית האמיצה לסכל את תכנית הגרעין המאיימת של היטלר ולסייע לתבוסת גרמניה הנאצית במלחמה כולה.


כך פוצצו אנשי המחתרת הנורווגית לנאצים את המפעל הנורווגי למים כבדים:

https://youtu.be/b4uD1VcC1V0


קדימון לסרט על החבורה האמיצה שהצליחה למנוע מהיטלר את הפצצה:

https://youtu.be/_K3Ry2K4yNE


וכך הוטבעה המעבורת שחיסלה את תכנית האטום של הנאצים:

http://youtu.be/RzJ1RH-W67w