יהושע זק

יהושע (ישה) זק (26 בספטמבר 1929 – 14 במרץ 2024) היה פיזיקאי ישראלי, פרופסור במחלקה לפיזיקה של הטכניון. נודע בתרומותיו לתורה הקוונטית של אלקטרונים בגבישים מחזוריים, הגה את החבורה המגנטית וחקר את הצגותיה, הגה הצגה של מרחב הילברט שקרא לה kq - representation (הצגת kq) והידועה גם בשם התמרת זק וגילה פאזה טופולוגית בגבישים חד-ממדיים הידועה בשם Zak phase (פאזת זק). חתן מדליית ויגנר (אנ') לשנת 2014, חתן פרס ישראל בחקר הפיזיקה והכימיה לשנת ה'תשפ"ב (2022) וחבר עמית של האגודה הישראלית לפיזיקה, משנת 2018 עד לפטירתו. נולד בווילנה, פולין (בימינו בליטא), בשנת 1929, ולמד בבית ספר עברי. עם הכיבוש הנאצי הועבר לגטו וילנה (1941–1943), בגיל 14 נלקח למחנות עבודה באסטוניה ובגיל 15 למחנה הריכוז שטוטהוף. בגיל 16 השתתף בצעדת המוות משטוטהוף. עם שחרורו גויס לצבא האדום לשלוש שנים. באפריל 1948, בגיל 19, חזר לווילנה, השלים תוך שנתיים את לימודיו בבית הספר התיכון, וזכה במדליית כסף על הצטיינות בלימודים. בשנת 1953 היה אלוף ליטא בשייט קייאקים ל-1,000 מטר ליחידים. קיבל תואר שני בפיזיקה מאוניברסיטת וילנה בשנת 1955. את ההשתלמות לתואר דוקטור החל באוניברסיטת לנינגרד בהנחיית פרופסור לב עמנואילוביץ' גורביץ והפסיק אותה כדי לעלות לישראל, בעליית גומולקה. בשנת 1957 נרשם ללימודי דוקטורט בטכניון בהנחייתו של פרופסור נתן רוזן והנחיה משנית של פרופסור יואל רקח בירושלים. סיים דוקטורט בטכניון ב-1960 בנושא של הצגות של חבורות מרחביות לא סימורפיות. השתלמות בתר-דוקטורט עשה ב-MIT, ובמהלכה גילה את החבורה המגנטית. ב-1964 חזר לטכניון כחבר סגל מן המניין. גילה את הצגת kq, הידועה גם כהתמרת זק בשנת 1967. ערך ספר על הצגות בלתי פריקות של חבורות מרחביות. בתחילת שנות ה-70 (1970–1973) שימש ראש המכון למצב מוצק בטכניון. את הפאזה הידועה כ"פאזת זק" גילה בטכניון בשנת 1989. חבורת ההזזות המגנטיות היא חבורת הזזות במישור הדו-ממדי שאינן מתחלפות (חבורה לא אבלית). החבורה שימושית בניתוח התכונות הספקטרליות של משואת שרדינגר המתארת גביש דו-ממדי אין סופי, בנוכחות שדה מגנטי הומוגני. לחבורה הזו יש תפקיד חשוב באפקט הול הקוונטי ובתיאור הפרפר של הופשטטר. התמרת kq, דומה להתמרת פורייה בהיותה התמרה אוניטרית של מרחב הילברט, אך בעוד שהתמרת פורייה היא התמרה ממרחב של פונקציות עם n משתנים רציפים למרחב פונקציות עם n משתנים רציפים, התמרת זק היא התמרה ממרחב פונקציות עם n משתנים רציפים למרחב פונקציות עם 2n משתנים רציפים עם תנאי שפה מיוחדים. ההצגה הוצעה במקור כהצגה נוחה לניתוח דינמיקה קוונטית של אלקטרונים בגבישים אבל יש לה שימושים רבים בניתוח אותות. התכנה Mathematica מכילה מימוש של האלגוריתם להתמרה. הצגת kq היא שפה אלמנטרית במכניקה קוונטית שמשתמשת בידע חלקי של הקואורדינטה x ובידע חלקי של התנע p. שני מבודדים חשמלית מובחנים טופולוגית אם אי אפשר לשנות באופן רציף את פונקציית הגל במצב היסוד של הראשון לפונקציית הגל של השני מבלי לעבור דרך פאזה מוליכה חשמלית. (האפיון נקרא טופולוגי בגלל הדמיון לאפיון הטופולוגי של טבעת מביוס מול טבעת גלילית: כדי ליצור טבעת מביוס מגליל צריך לעבור דרך מישור ההמתקבל מחיתוך הגליל לאורך צירו.) פאזת זק, הקשורה עם הפאזה הגאומטרית הידועה בשם "פאזת Berry", הוצעה באופן תאורטי ב-1989 ואושרה נסיונית 25 שנים לאחר מכן. 2014 – מדליה על שם יוג'ין ויגנר (אנ'). 2018 – נבחר כעמית של האגודה הישראלית לפיזיקה. "על תרומותיו לפיזיקה של המצב המוצק ובמיוחד על גילוי החבורה המגנטית, הצגת kq, והגילוי של פאזה טופולוגית של מבנה פסים במוצקים הידועה כ"פאזת זק". פברואר 2022 – פרס ישראל לחקר הפיזיקה והכימיה. מדיה וקבצים בנושא יהושע זק בוויקישיתוף יהושע זק, באתר ResearchGate יהושע זק דף אישי, באתר הטכניון שירה קדרי־עובדיה, פרס ישראל לחקר תחומי הפיזיקה והכימיה יוענק לפרופ' יהושע זק מהטכניון, באתר הארץ, 28 בפברואר 2022 פרופ' יהושע זק, באתר פרס ישראל ירון דרוקמן, הלך לעולמו חתן פרס ישראל לפיזיקה, פרופ' יהושע זק, באתר ynet, 14 במרץ 2024 יהונתן ברקהיים, מצעדת המוות לפרס ישראל: נפטר הפיזיקאי יהושע זק, במדור "היום לפני במדע" באתר של מכון דוידסון לחינוך מדעי, 15 במרץ 2024 Wigner Medal awarded to Professor Joshua Zak. The Technion Department of Physics. 26 February, 2014 J. Zak, "Magnetic Translation Group". Phys. Rev, 134, A1602. 1964 J. Zak, "The Kq-Representation in the Dynamics of Electrons in Solids". Solid State Physics, Volume 27, 1972, Pages 1-62 Zak, Joshua. The Irreducible representations of space groups. W. A. Benjamin, 1969 J. Zak, "Dynamics of Electrons in Solids in External Fields". Phys. Rev, 168, 686. 1968 Ivo Souza, "Introduction to Zak and Berry phase". Youtube. October 4, 2017 J. Zak, "Berry’s phase for energy bands in solids". Phys. Rev, Lett. 62, 2747. 1989 M. Atala, M. Aidelsburger, J. T. Barreiro, D. Abanin, T. Kitagawa, E. Demler, I. Bloch. "Direct measurement of the Zak phase in topological Bloch bands". Nature Physics, volume 9, pages 795–800. 2013 "New IPS Fellows". The Israel Physical Society שירה קדרי־עובדיה, פרס ישראל לחקר תחומי הפיזיקה והכימיה יוענק לפרופ' יהושע זק מהטכניון, באתר הארץ, 28 בפברואר 2022