מי מאיתנו לא היה רוצה להיות כמו איש הפלדה – חזק, מהיר, יכול לעוף ומסוגל לראות דרך כל דבר בעזרת ראיית רנטגן? מהן קרני רנטגן, מה הבעיה בראיית רנטגן ומדוע זהו כוח-על שלא נרצה?

על הדמות המיתולוגית של סופרמן אין צורך להרחיב; היא מלווה אותנו יותר משמונים שנה. בקצרה, מדובר בחייזר חביב שהגיע לכדור הארץ מכוכב קריפטון. השמש הצהובה שלנו מקנה לו כוחות-על, שאחד מהם הוא ראיית רנטגן (X-ray vision), שמאפשרת לו לראות דרך עצמים אטומים. אז מהן קרני רנטגן בכלל, כיצד עובדת ראיית רנטגן ומדוע היא כוח-על שלא נרצה?

תחילה נגדיר בדיוק מהו כוח-העל של סופרמן, כי במהלך השנים ראינו גרסאות שונות: יכולת לראות פושעים דרך קירות, ראייה והדמיה תלת-ממדיות של איברי גוף ואף בחינת צבע התחתונים של לויס ליין דרך השמלה שלה (סיפור אמיתי, נצפה לפני עידן מי-טו, בסרט "סופרמן" מ-1979). אז האם ראיית רנטגן מתאימה לכולם?

בואו  נדבר על קרינה. קרינה היא אנרגיה המתפשטת במרחב כגלים. אחד מן המאפיינים של גלים אלו הוא התדר (או האנרגיה) – מספר המחזורים של הגל ביחידת זמן. ניתן לחלק את ספקטרום הקרינה על פי תחומי תדרים: אם נסתכל על סוגי הגלים מהתדר הנמוך לגבוה, נמצא למשל את גלי הרדיו, גלי האור הנראה, קרינת רנטגן וקרינת גמא.

מקור: Wikimedia.org

נתמקד בקרני רנטגן. אנו מכירים אותן בעיקר משימוש רפואי, לדוגמה במקרים של חשד לשבר. לקרניים אלו יש אנרגיה גבוהה ולכן הן חודרות את הגוף. הניגודיות בתמונה נוצרת מכיוון שככל שהרקמה או החומר צפופים יותר הם בולעים יותר את הקרניים, ואילו רקמות וחומרים רכים מאפשרים מעבר של הקרניים דרכם. (יש מקרים שבהם צריך להיעזר בחומר ניגוד, לדוגמה בדיקת CT.) כך נוצר על לוח הצילום שיקוף ברור של עצמים צפופים אשר בולעים את הקרניים ומופיעים בצבע לבן, עצמות ומתכות לדוגמה, והחומרים הצפופים פחות מופיעים בגווני אפור ושחור. טכניקת צילום הרנטגן התגלתה בשנת 1895 על ידי הפיזיקאי הגרמני וילהלם רנטגן, שזכה בפרס נובל לפיזיקה (בשנת 1901) על התגלית המהפכנית.

על פי הדרך שבה מוצגת הראייה של סופרמן, העיניים שלו משמשות מעין זרקור אקטיבי המשגר קרני רנטגן, והוא מצליח לפענח את התמונה המתקבלת. נשמע מגניב, אך האם זה אפשרי במציאות?
ראשית כול, קרינת רנטגן מהווה סכנה לאנשים בסביבה מכיוון שהיא קרינה מייננת [1]: בשל האנרגיה הגבוהה שלה יכולה קרינה זו לשבור מולקולות לאטומים בודדים ולאלקטרונים חופשיים, ולהפוך חומרים ליונים בתהליך שנקרא יינון. ארגון הבריאות העולמי הגדיר את הקרינה המייננת כגורם מסרטן מפני שהיא עלולה לגרום נזק לחומר הגנטי. ככל שהחשיפה לקרינה מייננת רבה יותר, גדל הסיכוי לפגיעה בחומר התורשתי. הסוגים העיקריים של קרינה מייננת הם קרני UV, קרינת אלפא, קרינת בטא, קרינת גמא, קרינת נייטרונים וכן, גם קרינת רנטגן. אז בניגוד לבדיקות רנטגן, שנחשבות בטוחות מאוד, אם סופרמן שלנו יסתובב ויפזר קרני רנטגן לכל הכיוונים, זה יהיה רע מאוד לאנשים שבסביבה, משהו שמתאים יותר לזוד לעשות.

עניין נוסף – גם אם נניח שלסופרמן לא אכפת מהאנשים שסביבו, אם הוא ישגר מעיניו קרני רנטגן, במציאות הוא לא יצליח לראות דבר. כיום עדיין לא מוכרת טכנולוגיה לסריקת רנטגן מרחוק, והבדיקה מתבססת על פליטה של קרני רנטגן, מעבר שלהן דרך הגוף הנבדק ופגיעה בלוח צילום (ראו איור). (כל מי ששבר רגל או יד זוכר בוודאי את הטכנאי/ת מניח/ה את לוח הצילום הייעודי ונמלט/ת מהחדר במהירות.) אם כך, שיגור קרני רנטגן מהעיניים לא יניב דבר. ומה אם העיניים של סופרמן אינן משגרות קרני רנטגן, אלא קולטות אותן? הבעיה היא שאין מקור הפולט קרינת רנטגן, אלא אם הוא יציב במהירות מקור כזה מאחורי הגוף המבוקש, מה שיהיה די מוזר.

מה לגבי מקורות טבעיים לקרינת רנטגן? אומנם קיימת קרינת רקע של רנטגן, קרני רנטגן קוסמיות, אך קרינה זו נבלעת באטמוספרה ואינה מגיעה אל פני כדור הארץ, ולכן אינה שימושית במיוחד עבור האיש בגלימה. דיוק מדעי 0/10.

אז הבנו שראיית רנטגן אינה שימושית, אבל מה לגבי סוגים אחרים של ראייה חודרת עצמים?

בדיקת אולטרסאונד (Ultrasound) יוצרת תמונות של איברים שונים בגוף באמצעות גלי קול בעלי תדר גבוה (גבוה מסף השמיעה שלנו), ללא שימוש בקרינה מייננת. מבחינת סופרמן, החיסרון העיקרי של השיטה הוא בראיית עומק (בשל מגוון סיבות, בעיקר בגלל עוצמה וחדירה חלשות ופיזור רב ברקמות). דיוק מדעי 2/10.

אפשרות נוספת היא שימוש בראייה תרמית, בדומה לאמצעי ראיית לילה המוכרים לנו. (יש סרט עם חייזר סימפטי פחות מסופרמן שהשתמש בראייה מסוג זה, הכוונה כמובן לסרט מ-1987 "הטורף" – Predator.) כיום ישנם כמה מחקרים הבודקים שימוש באנרגיה נמוכה (קרינה אינפרה-אדומה) למיפוי גופים באופן לא פולשני, לדוגמה על ידי מדידה של החום הנפלט מהגוף. מכיוון שהגוף בדרך כלל חם יותר מהסביבה הוא פולט חום, ועל ידי התמקדות באורך גל הרלוונטי אפשר לזהות הבדלים. כלומר, הקרינה האינפרה-אדומה נקלטת בחיישן מתאים, ולאחר מכן מתבצע תהליך עיבוד הממיר את המידע לתמונה ברורה, המציגה אזורי חום שונים [3]. זה כבר מתקרב למוצג בקומיקס ובסרטים, אבל אין שום קשר לקרני רנטגן. דיוק מדעי (בהנחה שב'קרני רנטגן' התכוונו בדרך עקומה כלשהי לראייה תרמית) 8/10.

אפשרות אחרת היא התבססות על טכנולוגיות למיפוי מבנים הקיימות כיום. לדוגמה, ישנה טכנולוגיה של חברה ישראלית, המדמה את המתרחש בתוך חדר [4]. עקרון הפעולה דומה למערכת מכ"ם: המערכת שולחת גלים בתחום תדרים רחב-סרט (Ultra Wide Band – UWB) אשר חודרים דרך הקירות [5], המידע נקלט באמצעות מקלטי הספק נמוך, והמערכת יוצרת תמונה תלת-ממדית של פנים החדר בעזרת אלגוריתמים של תמונה ועיבוד אותות. יש כמה שיטות, והנפוצה ביניהן היא חישוב לפי משך הזמן שעבר מרגע שידור האות לחזרתו. במקרה זה, בשונה ממכ"מים לשימושי חוץ שאנו מכירים (למעקב אחר תנועת מטוסים לדוגמה), צריך להביא בחשבון את השפעת הקירות.

אפשר גם למפות ולזהות תנועה בעזרת שן כחולה (Bluetooth) או Wi-Fi, כפי שחוקרים הצליחו למפות חדר בעזרת שימוש בראוטר ביתי [6]. האמת? נראה שזה הפתרון הכי טוב: אמת, צדק וקליטת אינטרנט טובה יותר. דיוק מדעי 8/10.

לסיכום, אם סופרמן אכן יכול לראות דרך חפצים, נקווה שאינו עושה זאת בעזרת קרני רנטגן. כנראה היוצרים שלו בחרו ברנטגן כי מדובר בטכנולוגיה ושם המוכרים לכול. איש הפלדה היה יכול לראות איברי גוף פנימיים באמצעות הדמיה תרמית או אולטרסאונד. ראייה כזאת אפשרית ואינה מזיקה, אך היא מספקת תמונה חלקית בלבד. אפשר לראות כמה אנשים יש בחדר ואיפה הם נמצאים, אך יצירת תמונה צבעונית וברורה מבעד לקירות אינה אפשרית במציאות, מכיוון שתמונה כזאת נוצרת באמצעות קולטני אור נראה בעין שלנו ועיבוד מוחי. אז איך סופרמן רואה דרך חפצים ולתוך אנשים? כנראה בדיוק כפי שהוא מרכיב משקפיים ואז אף אחד אינו מזהה אותו – קסם קריפטוני.

הפוסט מוקדש למעיין רוזן, ברוך הבא 🙂

עריכה: סמדר רבן

מקורות והרחבות 

[1] מהי קרינה מייננת

[2] קרינה ותהודה מגנטית

[3] מאמר על הדמיה באמצעות מדידה של פליטות חום

[4] https://camero-tech.com/

[5] תחום רחב-סרט

[6] הולוגרפיה של קרינת Wi-Fi