ד”ר עילי קובץ’ מהפקולטה למדעי הטבע, המחלקה לפיזיקה באוניברסיטת בן גוריון זוכה בפרס קריל לשנת 2022 עבור תרומות מקוריות בתחום הקוסמולוגיה התאורטית ושילובן עם נתוני סקרים אסטרונומיים חדישים.

המודל הסטנדרטי של הקוסמולוגיה מתאר את התפתחות היקום משבריר שנייה לאחר המפץ הגדול ועד ימינו בעזרת מספר קטן של פרמטרים. בשני העשורים האחרונים נערכו שורה של מבחנים תצפיתיים שאפשרו את מדידת הפרמטרים בדיוק של אחוזים בודדים. למרות זאת, נותרו עדיין מספר שאלות גדולות ללא מענה: מהו החומר האפל? מהי האנרגיה האפלה המניעה את ההתפשטות המואצת של היקום והאם היא משתנה בזמן? ומה מאפיין את תקופת האינפלציה הקוסמית בראשית היקום? נמצאו גם מספר סטיות מהותיות בין המודלים לבין התצפיות. המחקר של ד”ר קובץ עוסק בשאלות חשובות אלה מנקודת מבט פנומנולוגית-תיאורטית. הוא מפתח מודלים חדישים במטרה להסביר את התצפיות ופרסם עבודות חשובות ומקוריות העוסקות בקרינת הרקע הקוסמית ובאפשרות כי מרביתו של החומר האפל הוא חורים שחורים מן היקום הקדום. ד”ר קובץ משתף פעולה עם  קבוצות מחקר נסיוניות שונות העוסקות בתחומים אלה ובקבוצת המחקר שלו מפתחים שיטות לאנליזה של ניסויים אלה, לחקר גלי כבידה ולקרינת רדיו ביקום הקדום.

Although a widely accepted cosmological model has been established and has withstood multiple observational tests over the last two decades, there remains a series of unanswered questions regarding the fundamental properties of our Universe, such as what is dark matter? What is dark energy? And what drives the period of cosmic inflation at the nexus of the big-bang?

Kovetz’s research focuses on phenomenology in cosmology and stretches between two focal points. One is the development of models to address these fundamental questions and determine if they have potential observable signatures. The other is to confront the flood of data from a host of ambitious observational campaigns targeting the deep Universe using modern analytic, simulation and statistical methods to look for evidence in support or against the different theoretical models.

ד”ר סיון רפאלי אברמסון מהפקולטה לכימיה ומדעי החומרים במכון ויצמן למדע, זוכה בפרס קריל לשנת 2022 עבור תרומות ייחודיות להבנה התאורטית של מצבים המעוררים על ידי אור בחומר מוצק.

ד”ר אברמסון עוסקת בחישובים קוונטים של חומרים בעלי מבנה מורכב. קבוצת המחקר שלה מתעניינת במיוחד בעירור אנרגטי של חלקיקים בחומרים כאלה לאחר שמוקרן עליהם אור, ובתלות של התהליכים הדינמיים הנוצרים מכך בסימטריה, במימדיות, ובהרכבו של החומר. המעבדה מפתחת שיטות חישוב מתקדמות ונעזרת במחשבי על גדולים. הדבר מאפשר חישוב מדויק יותר של האינטראקציה בין אור וחומר, ועוזר למצוא מנגנונים המובילים אנרגיה בצורה מיטבית תוך הבנת התלות במבנה החומרים ובדרכים שונות לשבירת מבנה זה. בשיתוף פעולה עם קבוצות מחקר נוספות, קבוצת המחקר של ד”ר אברמסון מגבשת כללים עקרוניים לעיצוב חומרים, לשימושים יעילים יותר באנרגיה מתחדשת, ולדרכים חדשות לשמירת מידע קוונטי.

Understanding the energetics and dynamics of excited states formed by light-matter interactions is essential for applications across optoelectronics and photophysics. In systems of reduced dimensionality, strongly-bound particles named excitons serve as the main energy carriers, with long diffusion and relaxation lifetimes. As exciton dynamics are coupled to optical selection rules that stem from the atomic structure, enhanced exciton transport efficiency
can be achieved through local structural modifications, such as atomic impurities, interface design, and crystal fluctuations. Yet current theories lack a predictive description of the underlying interactions due to such structural modifications, highlighting the need for new tools that can capture these complex exciton dynamics.
Taking advantage of ever-growing computational frontiers, our research group aims to derive and apply new theoretical approaches, based on the predictive many-body perturbation theory, to compute exciton dynamics as a function of structural complexity in realistic materials. We explore and examine our approaches on emerging excitonic systems of reduced dimensionality, e.g., organic molecular crystals, layered transition metal dichalcogenides, and two-dimensional hybrid perovskites. We are particularly interested in studying the effect of atomic defects, heterostructure compositions, and lattice fluctuations on the mechanisms dominating exciton relaxation and diffusion and their resulting mobility and lifetime.
Rafaely’s research is thus focused on gaining a comprehensive and predictive understanding of the underlying physics dominating complex excited-state phenomena in materials of emerging interest via front-line computations. As such, Rafaely’s Lab aim at offering novel and tunable design principles for optimized functionality in applications ranging from efficient conversion and storage of sunlight energy to intelligent design of quantum emitters and materials-based quantum computing.

ד”ר מורן יסעור מהפקולטה לרפואה המחלקה למיקרוביולוגיה וגנטיקה מולקולארית באוניברסיטה העברית בירושלים זוכה בפרס קריל לשנת 2022 עבור מחקריה על אוכלוסיות חיידקים בתינוקות והשפעתן על בריאות הילד.

לחיידקי המעי תפקיד חשוב בסינתזה של ויטמינים שהגוף אינו יכול לייצר, בפירוק האוכל והפקת האנרגיה ממנו, ובקביעה לאילו רכיבים יפתח הגוף רגישות ולאילו לא. במעבדה של ד”ר יסעור חוקרים את טריליוני החיידקים הנמצאים בגוף האדם, מחפשים את הגורמים המשפיעים על היווצרות אוכלוסייה זו בינקות, ובודקים את השפעת הרכב החיידקים על בריאות הילד. המחקר כולל איסוף דוגמאות מילדים, ולעיתים גם מאמותיהם, ואפיון אוכלוסיות החיידקים בכל דגימה. המעבדה משתמשת בטכנולוגיות ריצוף דנא מתקדמות ומפתחת כלים חישוביים המאפשרים אנליזה של הדינמיקה של אוכלוסיות החיידקים וזיהוי החיידקים המאחסנים גנים שונים, לדוגמא גנים המקנים לחיידקים עמידות לאנטיביוטיקה. גישה משולבת זו מאפשרת לצוות המעבדה של יסעור להבין טוב יותר את מעבר החיידקים הטבעי בין אם לילדה ואת השלכות המיקרוביום על בריאות הילד.

In the Yassour lab, we study the infant gut microbiome, its maternal origins, its natural history in the first few years of life, and its impact on pediatric health. Our research is based on establishing diverse human cohorts, longitudinally sampling newborns, infants, and children (and often their mothers as well) and profiling their microbial communities. We combine multiple DNA sequencing technologies with cutting-edge computational methods to better characterize the dynamics of these microbial communities and to identify the microbial hosts of genes of interest, such as antibiotic resistance and carbohydrate-utilizing genes. This combined approach coupled with unique human cohorts, helps us understand the mother-to-child vertical transmission of bacteria, and its impact on pediatric health.

 ד”ר יהונתן רוכמן מהמחלקה לפיזיקה באוניברסיטת בר אילן זוכה בפרס קריל לשנת 2022 עבור עבודתו המקורית בהסבר תופעות קוונטיות בחומר מוצק שלהן השלכות חשובות בנושאים של מוליכי-על ושזירה קוונטית במערכות מרובות חלקיקים.

מחקרו של ד”ר רוכמן עוסק בחקר תופעות קוונטיות במערכות מורכבות המכילות מספר גדול של חלקיקים.  בניגוד לדעה הרווחת, אפקטים קוונטיים יכולים להיות חשובים גם במערכות כאלה. המחקר התיאורטי בתנועת חלקיקים בחומרים שהם מוליכי-על מתמקד בשאלה מדוע חומרים מסוימים אשר לפי התיאוריה המקובלת אינם אמורים להפוך למוליכי על, עושים זאת. דוגמאות חשובות מסוג זה הם מוליכים למחצה וחומרים מגנטיים. תחום נוסף וחשוב עם יישומים לשטח של חישוביות קוונטית, הוא תופעת השזירה הקוונטית. לד”ר רוכמן תרומות ייחודיות בהסבר הדינמיקה של תופעה זו במערכות מרובות חלקיקים דוגמת מעגלים המשמשים למטרות חישובים קוונטיים. הבנת התהליכים  תוכל לתרום בעתיד לשיפור חישובים קוונטים המתבצעים בסביבה רועשת הפוגעת בדיוק החישוב.

In contrast to what is often presented in popular literature, quantum effects are important in “large” macroscopic objects with an immense number of particles. Ruhman’s research focuses on understanding quantum effects in such systems.

The perfect example is superconductivity: A state of matter where all electrons in a piece of metal join into a single coherent quantum wavefunction. One of his biggest fascinations is understanding how superconductivity emerges in systems which are not expected to do so according to standard lore. Examples include semiconducting and magnetic materials.

Another question Ruhman explores regards the more typical situation: The absence of quantum strangeness. As it turns out, our “classical” day-to-day experience is enabled by the strangest of quantum effects: Entanglement. My research also focuses on the dynamics of entanglement in many-body systems.

ד”ר יהונדב בקנשטיין מהפקולטה למדע והנדסה של חומרים בטכניון, זוכה בפרס קריל לשנת 2022 עבור מחקריו פורצי הדרך לפיתוחם של חומרים פרובסקיטים האלידיים (Halide Perovskites) בעלי יכולת תיקון עצמית.

בשנים האחרונות מתקיים מאמץ מחקרי מרוכז למצוא חומרים בעלי יכולת תיקון עצמי במטרה להתמודד עם הבלאי המהיר במכשירים אלקטרוניים שונים. הצלחת המחקר צפויה להביא למהפכה בתחומי הייצור התעשייתי של רכיבים אלקטרוניים שלה השלכות סביבתיות חשובות. אחת ההבטחות הגדולות בתחום זה טמונה בפרובוסקיטים האלידיים (Halide Perovskites) – חומרים ננומטריים מוליכים למחצה בעלי תכונות ייחודיות. קבוצת המחקר בראשות ד”ר בקנשטיין פיתחה גבישים ננומטריים מסוג זה היודעים לרפא את עצמם. הם הצליחו, בפעם הראשונה, לצפות בתהליך הריפוי של חומר ברמה האטומית ועוסקים גם בפיתוח שיטות לשלוט בתהליך הריפוי. תגלית זו חיונית עבור טכנולוגיות הדורשות תוחלת חיים ממושכת עם מעט או ללא תחזוקה כלל, לדוגמא רכיבים אלקטרוניים בהתקני חלל שונים או בתוך גוף האדם. לטכנולוגיה החדשה פוטנציאל גדול לשיפור משמעותי של יישומים חשובים דוגמת הפקת יעילה של אנרגיה סולארית ושיפור תקשורת קוונטית.

In recent years, there has been a concentrated research effort to find materials with the ability to self-repair in order to deal with the rapid wear and tear on various electronic devices. The study’s success is expected to revolutionize the industrial manufacturing areas of its electronic components and has important environmental implications. One of the great promises in this field lies in the Halide Perovskites – semiconductor materials that have unique properties.

The research group led by Dr. Bekenstein has developed nanometer crystals of this type that know how to heal themselves. For the first time, they have been able to observe the healing process of matter at the atomic level and are also developing methods to control the healing process. This discovery is essential for technologies requiring a long lifespan with little or no maintenance, such as electronic components in various space devices or inside the human body. The new technology has great potential for significant improvement of important applications such as efficient solar energy production and improvement of quantum communications.