الدكتور جون كولينسكي، من ميلجاي فولبرايت والذي يقوم بدراسة ما بعد الدكتوراه في مختبرات الأستاذين ج. فاينبرج وإيران شارون، يبحث في العمليات الفيزيائية الأساسية التي يمكن استشعارها
يبدو مجال الفيزياء التجريبية الكلاسيكية وكأنه تجارب مدرسية في القرن التاسع عشر أو نحو ذلك، لدرجة أن معظم الفيزيائيين قد هجروه في الواقع. ومع ذلك، فقد اتضح أنه لا يزال هناك الكثير مما يمكن استكشافه في الظواهر الملموسة، وليس فقط في الجسيمات دون الذرية أو فيزياء الكم أو الفيزياء الفلكية، التي شرفها بالطبع في مكانها، أيضًا في هذا الموقع.
الدكتور جون كولينسكي، الذي حصل على درجة الدكتوراه العام الماضي في جامعة هارفارد، يجري حاليا أبحاث ما بعد الدكتوراه في مختبرات البروفيسور ج. فاينبرغ والبروفيسور إيران شارون في الجامعة العبرية. الشراكة الأكاديمية العلمية بين الولايات المتحدة الأمريكية وإسرائيل ويدعم الباحثين وطلاب الأبحاث المتميزين. برنامج فولبرايت تديره مؤسسة التعليم الأمريكية الإسرائيلية وهو أول برنامج حكومي دولي لتعزيز العلاقات العلمية بين إسرائيل والولايات المتحدة الأمريكية.
الكسور هي ظاهرة مألوفة لدينا جميعًا، حيث تنكسر العديد من المواد، مثل الزجاج، عند الضغط عليها. إحدى المشاكل هي أن السرعة التي ينتشر بها الشق في جميع أنحاء المادة ويؤدي إلى كسرها تكون عالية جدًا بحيث يصعب التقاطها ودراستها.
الكسور هي مصدر الضرر والخطر. عندما تريد بناء جسر أو مبنى سيبقى سليمًا ولن ينهار، يجب عليك فهم ديناميكيات انتشار الكسور. ولفحص كيفية انتشار الكسر، قام كولينسكي وزملاؤه في مختبر فاينبرج بإعداد صفائح رقيقة مصنوعة من نوع معين من الهلام الذي، عند تمدده أو سقوطه، يتحطم مثل الزجاج. ومع ذلك، فقد تم اختيار هذا الجل بالذات لأن سرعة الصوت من خلاله أبطأ بألف مرة من المواد مثل الزجاج. هناك علاقة بين سرعة الصوت في المادة وسرعة انتشار الشقوق.
"وبهذه الطريقة تمكنا من إبطاء العملية. إنها لا تزال عملية سريعة للغاية بالنسبة للعين البشرية، ولكن يمكن دراسة ديناميكيات الكسور باستخدام أنظمة التصوير عالية السرعة".
"يمكن تفسير فيزياء العملية بكل بساطة: يبدأ الكسر من نقطة فشل واحدة في المادة. في حالتنا، أخذنا سكينًا وقمنا بعمل خدش في طبقة الجل. تتسبب الضغوط في تركيز القوى عند نقطة واحدة. سوف تنكسر المادة من هذه النقطة وينتشر الكسر على كامل سطحها.
وردا على سؤال لماذا يتم دراسة النظام باستخدام صفائح رقيقة، في حين أن معظم المواد التي تنكسر تكون أكثر سمكا، أوضح كولينسكي أن الصفائح الرقيقة تشكل نظاما يجعل من الممكن إنشاء كسر مثالي ومقارنة النتائج مع تلك التي تنبأ بها نظريات ميكانيكا الكسر. وفي المادة السميكة توجد العديد من العوامل المؤثرة، لذا يصعب دراستها، على الرغم من أن الفيزياء الحاكمة هي نفس الفيزياء.
"لدينا طريقة للتحكم في العيوب أو عدم التجانس في الجل. الآن ندرس كيف تتغير العملية عندما تكون هناك عيوب أكثر أو أقل في المادة. وهذا سيعطينا طريقة لتقييم كيفية انتشار الكسور من خلال مادة غير مثالية."
"أنا لست أول من عمل على ميكانيكا الكسور في مختبر فاينبرغ. الباحثون الذين سبقوني، ومن بينهم إيران شارون، الذي حصل على درجة الدكتوراه مع فاينبرج وافتتح فيما بعد مختبره الخاص، اكتشفوا عدة جزر تحدث عندما يتحرك الكسر داخل المادة. "
سوبي سوبي من الرشاش
في مشروع منفصل، يقوم كولينسكي، مع فاينبرغ وشارون، بفحص صفائح من نوع مختلف - صفائح من السائل. لتوضيح ما يدور حوله هذا الأمر، كل ما تحتاجه هو غسل الأطباق، وخاصة الملعقة. ضع ملعقة تحت صنبور مفتوح وستلاحظ أن سطح الماء يتشكل حول الملعقة، وكلما ابتعدت عن الملعقة فإنها تواجه الحوض وتتحول إلى قطرات ماء منفصلة.
"نحن مهتمون بسؤال ماذا يحدث عندما يتحرك الهدف (الملعقة مثلا)، عندما تتشكل القطرات في هذه الحالة مقارنة بالحالة التي يظل فيها الهدف مستقرا".
قد يبدو الأمر وكأنه فضول فكري، ولكن كما في حالة الأجزاء، هناك أيضًا عواقب. تتحول صفائح السائل إلى قطرات في غرفة الاحتراق في محرك السيارة، بالقرب من مخرج الماء من الرشاش.
"لدينا نفاثة من السائل وعندما تصل إلى الهدف، يتم إنشاء طبقة من الماء. أحد الأشياء المثيرة للاهتمام في هذه العملية هو أن الورقة تنقسم في النهاية إلى قطرات. تسمى هذه العملية بالذرات (ليس لها علاقة بذرات المادة، ولكن هنا يتم استخدام الكلمة لشرح تحول صفيحة الماء إلى قطرات فردية).
"يؤدي تحريك الهدف إلى تكوين قطرات بأحجام مختلفة وربما يؤدي أيضًا إلى تقصير المدة، وهذا يؤدي إلى تفكك الورقة بشكل أسرع. كما ذكرنا سابقًا، هناك العديد من التطبيقات التي يتم فيها نقل السوائل في وسط معين وتريد أن ترى ما يحدث مع أحجام القطرات المختلفة. تقوم قطرات الوقود الموجودة في غرفة الاحتراق في السيارة بعملها بكفاءة عندما تكون القطرات بحجم معين. وينطبق الشيء نفسه عندما تريد نقل المياه بطريقة موحدة وفعالة في الحديقة. ولهذا السبب من المهم دراسة الفيزياء التي تحكم هذه العمليات."
"لقد كنت دائمًا مهتمًا بالفيزياء الكلاسيكية التطبيقية. أثناء دراستي للدكتوراه في جامعة هارفارد، أتيت إلى إسرائيل لإجراء بحث مع زميل سابق - البروفيسور شموئيل روبنشتاين الذي كان يعمل آنذاك في معهد وايزمان. عندما أنهيت دراستي للدكتوراه، قررت أن أقوم بدراسة ما بعد الدكتوراه في إسرائيل. الفكرة الكاملة للدكتوراه هي تزويدك بفرصة لتوسيع نطاق تعرضك لمشاكل بحثية أخرى وتعلم أشياء جديدة.
"من خلال معرفة البيئة الأكاديمية هنا، فهي مفعمة بالحيوية والقوية، وأيضًا لأنني استمتعت حقًا بإقامتي في إسرائيل حتى ذلك الوقت، بدأت أبحث عن فرص لإكمال الدكتوراه في إسرائيل. "
"لقد أنهيت درجة الدكتوراه في جامعة هارفارد، وعرفت أنني أريد الاستمرار في الفيزياء التجريبية الكلاسيكية، وتبين أن جاي فاينبرج وإيران شارون هما خبيران عالميان في الفيزياء التجريبية الكلاسيكية. ولهذا السبب يبدو من المنطقي بالنسبة لي أن أبحث عن فرصة للعمل معهم والتعلم بعمق في الفيزياء الكلاسيكية التجريبية."
"يحتوي برنامج فولبرايت إسرائيل على برنامج ممتاز حيث يقدمون المساعدة المالية لمدة عامين لأولئك الذين يرغبون في إجراء مرحلة ما بعد الدكتوراه في إسرائيل. في هذه المرحلة، تقدمت بطلب للحصول على منحة دراسية في برنامج فولبرايت لدعم مشاريعي في إسرائيل. بالإضافة إلى الدعم المالي، يوفر برنامج فولبرايت فرصة للسفر إلى إسرائيل ومعرفة المزيد عن البلاد، بالإضافة إلى مقابلة أشخاص من خلفيات أكاديمية مختلفة والذين يرتبطون أيضًا ببرنامج فولبرايت ومعرفة ما يبحثون عنه.
سيكون الدكتور جون كولينسكي ضيفا يوم الخميس 12.3 في مؤتمر الدرجات المتقدمة في العلوم بالولايات المتحدة الأمريكية التابع لمركز الاستشارة إديوكيشن- صندوق التعليم الأمريكي الإسرائيلي الذي سيعقد في تل أبيب بمشاركة خريجين إسرائيليين وباحثين أمريكيين من جامعة ستانفورد وييل، معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا, جامعة نيويورك و اكثر. المؤتمر مجاني، لكن التسجيل المسبق مطلوب: 03-5172131 فرعي 200
