Categorie archieven: natuurkunde

Met vast licht snuffelen aan onoplosbare problemen

Geplaatst op door
Beantwoorden
kwantumnabootser

De kwantumsimulator die werkt met ‘vast licht’ (afb: Phys. Review X)

Een kop moet de aandacht trekken. Dat zou bovenstaande kop zeker moeten doen, want er staat eigenlijk iets idioots. Hoezo vast licht en snuffelen aan onoplosbare problemen lijkt weinig zinvol. Toch hebben onderzoekers van de universiteit van Princeton (VS)  en de Technische hogeschool in Zürich (ETHZ) iets dergelijks gedaan. Ze hebben fotonen (lichtdeeltjes) opgesloten. Dat is het ‘vaste licht’. Met dat ‘vaste licht’ zouden allerlei leuke toepassingen en materialen te bedenken zijn(zoals het ‘rekenen’ aan onoplosbare vraagstukken (in afwachting van een echte kwantumcomputer). Lees verder →

Mobiele nmr-spectrograaf

Geplaatst op door
Beantwoorden
Het mobiele nmr-apparaat

Links de magneet ter grootte van 0,5 Tesla (penny er voor) en rechts de chip met de geïntegreerde elektronica met rood omrand de pulsgenerator. (afb: Hardvard-universiteit)

Kernspinmag-netische resonantie (nmr) is een fenomeen dat gebruikt wordt voor het ophelderen van structuren van ingewikkelde chemische verbindingen, maar ligt ook aan de basis voor afbeeldingstechnieken in de medische hoek (magnetoresontantie-beeldtechniek bekender onder de Engelse afko mri).  Apparaten die gebruik maken van dat fenomeen zijn nogal omvangrijk. Het lijkt er op dat onderzoekers van, onder meer, de Harvard-universiteit een draagbare versie van een nmr-spectrograaf hebben gemaakt door de benodigde elektronica op een chip te persen en gebruik te maken  van de nieuwste ontwikkelingen op het gebied van magneten. Handig in labs maar ook voor productielijnen in bedrijven.
Lees verder →

De tweede thermodynamicawet is niet ‘keihard’

Geplaatst op door
Beantwoorden

De tweede hoofdwet van de thermodynamica (entropie neemt altijd toe oftewel de chaos groeit oftewel je verliest altijd energie als je van de ene energievorm in de ander overgaat enz.) zou een basiswet zijn, waar andere natuurkundige wetten aan zijn te toetsen. Volgens de astrofysicus Arthur Eddington gaat de ontwikkeling altijd een kant op: de tijd heeft een richting. Als de wetten van Maxwell niet voldoen aan die tweede hoofdwet, dan is dat jammer voor de wetten van Maxwell, volgens Eddington. Zwitserse en Oostenrijkse onderzoekers lijken deze zekerheid in de natuurkunde, die al in 2002 (of zelfs 1993) op losse schroeven werd gezet, nog verder onderuit gehaald te hebben. Tenminste, het zou zo kunnen zijn als we te maken hebben met de nanoschaal, we praten dan over eenmiljoenste millimeter. Ze hebben dat ‘vreemde gedrag’ waargenomen aan een door een laser ‘vastgeprikt’ en afgekoeld nanodeeltje in contact te brengen met een heet gas. Lees verder →

D-wave-computer lijkt echt een kwantummachine te zijn

Geplaatst op door
Beantwoorden

D-WavecomputerHet Canadese bedrijf D-Wave Systems, dat stug volhoudt kwantum-computers te bouwen, lijkt een grote slag gewonnen in het welles/nietes-dispuut. Overal werd en wordt er getwijfeld of het bedrijf ook echt commputers maakt die met kwantumtechnologie werken, maar een Brits/Amerikaans onderzoek lijkt te wijzen in de richting van een kwantumcomputer. Lees verder →

Een bosbrand afdrukken in 3d

Geplaatst op door
Beantwoorden
Bosbrand

Een bosbrand in drie diemensies.verbeeld.

Waarschijn-lijk heb je er nooit eerder over nagedacht, laat staan dat je het op je verlanglijstje had staan: een sculptuur van een bosbrand of van een hartritme-storing. Hoe zou zo iets er überhaupt uit moeten zien? Toch is dat met Sculplexity mogelijk, een dinkske van onderzoekers David Reiss en Tim Evans van het Imperial College in Londen. Het duo zocht manieren om lastige natuurwetenschappelijke verschijnselen aanschouwelijk te maken. Het is natuurlijk maar de vraag wat iemand leert van een blok plastic dat de uitbreiding van een bosbrand moet voorstellen of een hartritmestoring. Lees verder →

Mysterie supergeleiding wat minder een vraagteken

Geplaatst op door
Beantwoorden
IJzerpnictide

Een supergeleidend ijzerpnictide met bariumatomen (groen), in een geordend patroon met arseen- (paars) en ijzerlagen (oranje). Daaronder: barium (blauw), arseen (geel) en ijzer (rood)(Ba: blauw, As: geel, Fe: rood). (afb: FOM)

Supergeleiding, het ontbreken van elektrische weerstand, is prachtig, maar het verschijnsel doet zich alleen voor bij zeer lage temperaturen en in sommige materialen. Dus wordt er al jaren gezocht naar supergeleiders die hun ‘kunsten’ bij hogere temperaturen vertonen, maar dan wreekt zich het feit dat er eigenlijk geen goede verklaring is waarom bepaalde materialen beneden een bepaalde temperatuur supergeleidend worden. Bij de Amerikaanse Rice-universiteit zijn onderzoekers op twee klassen ijzerverbindingen gestuit, pnictides en chalcogenides, die een overeenkomstige koppeling vertonen tussen elektronen als ze supergeleidend zijn. Het zou helpen supergeleiders te vinden als we dat mechanisme begrepen, stelt onderzoeker Qimiao Si en toog aan de slag. Elektronspins blijken een belangrijke rol te spelen. Een tipje van de sluier, dus… Lees verder →

Computer geëerd met Nobelprijs scheikunde

Geplaatst op door
Beantwoorden
Nobelprijs scheikunde

Het actieve ‘hart’ van een molecuul (hier het enzym multi-koperoxidase) wordt kwantummechanisch beschreven, de rest (geel) met klassieke natuurkunde (foto: Nobel-commissie)

Een, van origine, Oostenrijker, een Zuid-Afrikaan en een Israëliër hebben de Nobelprijs voor scheikunde gekregen voor de ontwikkeling van modellen voor complexe chemische verbindingen, zoals die veel voorkomen in biologische processen. Het drietal- Martin Karplus (A), Michael Levitt (ZA) en Arieh Warshel (Is) – legden de basis voor hun systeem in de jaren ’70. Het fraaist zou zijn die modellen te beschrijven in kwantummechanische termen, maar de rekentuigen uit die tijd (en ook nu nog) konden de enorme rekenpartijen die daarmee gepaard zouden gaan niet aan en de drie combineerden kwantummechanica voor de actieve ‘kern’ van de verbinding en en ‘gewone’ mechanica voor de rest. Lees verder →

Wat is een Higgs-deeltje? Geen idee. Je wint er een prijs mee.

Geplaatst op door
Beantwoorden

In de natuurkunde, maar ook in de gewonemensenwereld, is grote opwinding ontstaan toen vorig jaar bleek dat het, door François Englert en Robert Brout, voorspelde ‘massadeeltje’ ook daadwerkelijk bestond of, tenminste, daar had het alle schijn van. Er verschenen artikelen in kranten en tijdschriften

Proton/proton-botsing

De proton/proton-botsing waaruit het bestaan van het Higgs-deeltje kon worden afgeleid (foto: CERN)

over wat dat nu eigenlijk voor een deeltje is. Pogingen om dat aan simpele zielen als ikzelf ben uit te leggen mislukten jammerlijk. Ik begreep en begrijp er geen zak van. Met dat deeltje werd ook het Higgs-veld van stal gehaald. Daar kon ik nog wel iets bij voorstellen: een soort groot net dat de beweging van deeltjes vertraagt. Die vertraging noemen we dan massa. Zoiets, maar wat is dan toch dat verdomde Higgs-deeltje?  Lees verder →

Ultrakoude neutronen bieden kijkje in de nanowereld

Geplaatst op door
Beantwoorden
Valerie Nesvisjevki

Valerie Nesvisjevki (foto: ETHZ)

Al zo’n jaar of zestig worden uiterst koude neutronen (ongeladen kerndeeltjes) gebruikt om een verklaring te vinden voor de oorsprong van materiaal in het heelal en voor hoe de zwaartekracht past in het algemene krachtenplaatje. Nu blijken die ultrakoude neutronen (ukn’s) ook een beeld te kunnen geven van hoe uiterst kleine deeltjes langs een oppervlak bewegen, zoals virussen langs een celmembraan. Het lijkt er op dat de uiterste koude neutronen scheikundigen, biologen en ingenieurs een kijkje kunnen gunnen in een tot nog toe onzichtbare wereld. Lees verder →

Licht komt tot stilstand

Geplaatst op door
Beantwoorden
George HGeorge Heinze (uni. van Darmstadt)

George Heinze (univ. van Darmstadt)

Licht is het snelste ‘medium’ op aarde, maar onderzoekers van de universiteit van Darmstadt zijn er in geslaagd licht een minuut lang tot stilstand te brengen. In normale doen legt licht in die tijd een afstand van 18 miljoen km af. De onderzoekers beschrijven hun prestatie in het wetenschapsblad Physical Review Letters. In 1999 waren onderzoekers er al in geslaagd om de lichtsnelheid van 300 miljoen m/s (in vacuüm) terug te brengen tot 17 m/s. Twee jaar later lukte het om licht een fractie van een seconde stil te zetten. Het oude record eerder dit jaar gevestigd stond op 16 seconde waarbij de hulp van koude atomen werd gebruikt.
Om het nieuwe record te vestigen hebben George Heinze en zijn medewerkers van de Duitse universiteit  laserlicht losgelaten op een kristal, waardoor de atomen in een superpositie van twee kwantumtoestanden terechtkwamen. Daardoor werd het aanvankelijk opake kristal in een klein frekwentiegebied doorzichtig. Een tweede laserstraal werd gebruikt om de eerste uit te schakelen en daarmee het ‘doorzichtigheidsvenster’ te sluiten. De opsluittijd van het licht gevangen in het kristal is afhankelijk van de superpositie van het bestraalde opake kristal. Die tijd wordt verlengd door een magnetisch veld, maar dat geeft weer problemen met de lasers. Toch zijn de onderzoekers er in geslaagd om met een ‘mix’ van laserlicht en magneetvelden het licht een minuut lang vast te houden.
Ze gebruikten de ‘val’ (lichtval had ik willen zeggen, maar dat woord heeft al een andere betekenis) ook om een plaatje met 3 strepen op te slaan. Heinze: “We hebben aangetoond dat je complexe informatie in de lichtstraal kunt opslaan.”
Tienden van seconden zijn nodig voor een kwantumherhaler, die een lichtstraal stopt en weer verstuurd en die gebruikt wordt voor de beveiliging van een verbinding over lange afstanden. Volgens Heinze is het mogelijk licht nog langer op te slaan met andere kristallen.

Bron: New Scientist