מאת פֶּסַח בֶּנְסוֹן ועוֹמֶר נוֹבוֹסֶלְסְקִי • 9 בספטמבר 2026
ירושלים, 9 בספטמבר 2026 (TPS-IL) — מחקר חדש של חוקרים ישראלים ובינלאומיים עשוי לסייע בעתיד למהנדסים לזהות מתי חומרים מתחילים להיכשל, עוד לפני שסדק נראה לעין קורע אותם בפתאומיות.
החוקרים מצאו שקרעים יכולים להתחיל באזורים פגומים זעירים שמתרחבים לאט לפני שהם הופכים לסדק שגדל במהירות. הממצא עשוי להעניק למהנדסים דרך פוטנציאלית לזהות כשלים מתפתחים בשלב מוקדם יותר. אותו מנגנון עשוי גם לשפוך אור על האופן שבו רעידות אדמה מתחילות, אם כי זיהוי מקדימים איטיים אלה נותר אתגר משמעותי.
המחקר הובל על ידי יובל פז והפרופסור ג'יי פיינברג מהמכון לפיזיקה ע"ש רקח באוניברסיטה העברית בירושלים, יחד עם מנג וואנג מהמכון הטכנולוגי של בייג'ינג ומח'תר עדה-בדיה מ-CNRS/ENS דה ליון.
לעין האנושית, זכוכית או פלסטיק עשויים להיראות נשברים באופן מיידי. אך חלק ניכר מתהליך השבר מתרחש לפני השבר הסופי. תחת לחץ מספיק, נוצר אזור פגום זעיר בתוך החומר, ובמקום להפוך מיד לסדק, הוא מתרחב לאט כלפי חוץ.
"המחקר שלנו משלב שלוש שאלות נפרדות החשובות לאנשים החוקרים חומרים ויציבותם וחוזקם", אמר פיינברג לשירות העיתונות של ישראל.
מדענים מבינים זה מכבר כיצד סדקים מתנהגים ברגע שהם מתחילים לנוע במהירות, אך הסבר כיצד סדק מתחיל היה קשה יותר. המחקר מספק הסבר מכני לשלב מוקדם זה, אותו מכנים המדענים "זחילה" (creep).
"אם חושבים על זה, זו הדרך הטבעית שבה פגם בחומר אמור להיווצר תמיד", הסביר פיינברג ל-TPS-IL.
החוקרים ביקשו להבין כיצד פגם קטן, קטן בהרבה מהחומר עצמו בתחילה, גדל עד שהוא חותך את כל עוביו. ניסוייהם הראו שהאזור הפגום מתרחב לאט במיוחד, במהירויות הנעות ממיקרונים עד מילימטרים לשנייה, ומהווה לפחות 75% מתהליך השבר כולו.
המעבר הקריטי מתרחש כאשר האזור הפגום מגיע לעובי המלא של החומר.
"הכתם משנה למעשה את ה'טופולוגיה' שלו כאשר הוא חותך סוף סוף את עובי החומר", אמר פיינברג.
במילים פשוטות יותר, האזור הפגום מתחיל ככתם קטן המתפשט בשוליו. ברגע שהוא חותך לחלוטין את החומר, הוא הופך לסדק קונבנציונלי. בנקודה זו, הסדק דורש הרבה פחות אנרגיה כדי להמשיך לגדול ויכול להאיץ במהירות.
מפגם לשבר
החוקרים גם מצאו ששברים יכולים להתחיל בגודל קטן בהרבה מהחזוי על ידי תיאוריית השבר המסורתית: כ-0.1 מילימטר, לעומת גודל קריטי מסורתי, הידוע כאורך גריפית', של כ-1 מילימטר.
הממצא מרמז שהלחץ הפועל על חומר, כמו גם גודל הגיאומטריה של פגם קיים, משחקים תפקיד בקביעת מתי שבר מתחיל.
"הבסיס התיאורטי הוא כללי לחלוטין וקשור פשוט לגיאומטריה של הפגמים או הסדקים", אמר פיינברג ל-TPS-IL. "חוזקה של התיאוריה שלנו טמון בפשטותה. פשוט התחשבנו נכון בהשפעת הגיאומטריה של הסדק".
הממצאים עשויים להציע תובנות גם לגבי רעידות אדמה, המתרחשות כאשר לחצים לאורך העתקים מתגברים על הכוחות המחזיקים את הלוחות הטקטוניים במקומם, וגורמים ללוחות להחליק בפתאומיות.
"מכיוון שהדינמיקה של רעידות אדמה ותהליך השבר הם (מתמטית) זהים, ממצאינו חוזים כיצד צריכים להתנהג המקדימים של רעידות אדמה", אמר פיינברג ל-TPS-IL.
ממצאי החוקרים מרמזים שגם שבר של רעידת אדמה יכול להתחיל באזור מתרחב לאט לפני שהוא מאיץ בפתאומיות. פיינברג אמר שצוותו צפה בעבר במעבר דומה במחקר על חיכוך.
הממצאים אינם אומרים שהמדענים יכולים כעת לחזות רעידות אדמה או לקבוע בדיוק מתי חומר ייכשל. האתגר העיקרי הוא זיהוי אזורים איטיים אלה לפני שמתרחש כשל קטסטרופלי.
"מכיוון שהם כל כך איטיים, הם לא משמיעים 'רעש' בזמן שהם מתרחבים", אמר פיינברג ל-TPS-IL, מה שהופך אותם לקשים לזיהוי באמצעות אותות קוליים או סייסמיים.
אם החוקרים יצליחו לפתח דרכים אמינות לזהות מקדימים אלה, לממצאים יכולות להיות יישומים מעשיים.
"אם נצליח, נוכל להאריך את חיי השימוש של חומרים או, במקרה של רעידות אדמה, לספק אזהרה מוקדמת שהן מתחילות", אמר פיינברג ל-TPS-IL.
המחקר פורסם בכתב העת המדעי Physical Review Letters.
