Verstrengelde atomen

Met behulp van een lichtdeeltje hebben natuurkundigen Lukas Slodička en Markus Hennrich van de universiteit van Innsbruck, voor zover bekend, voor de eerste keer twee van elkaar gescheiden atomen ‘verstrengeld’ met behulp van één foton (lichtdeeltje). Kwantumverstrengeling houdt in dat de toestand van het ene verstrengelde deeltje iets zegt over die van de ander. De deeltjes zijn, zou je kunnen zeggen, hun ‘onafhankelijkheid’ kwijt. Verstrengeling zou een rol kunnen spelen in, bijvoorbeeld, de communicatie tussen kwantumcomputers.
Volgens de onderzoekers is deze verstrengeling veel effectieverer dan wat tot nu toe vertoond is op dit terrein en is het mogelijk die verstrengeling veel gerichter te doen plaatsvinden.
KwantumverstrengelingLicht van het eerste atoom gaat direct en van het tweede via een spiegel naar de lichtgeleider. Op die manier wordt een afstand van 1 m tussen beide atomen gesimuleerd (foto: Uni Innsbruck)

Verstrengeling is voor ‘gewone mensen’ tamelijk onbegrijpbaar fenomeen waarbij deeltjes zelfs op grote afstand nog ‘weet’ hebben van elkaars kwantumtoestand. De verstrengeling die het tweetal gerealiseerd heeft, wordt veroorzaakt door een enkel foton (lichtdeeltje), zoals in 1999 voorspeld door de theoretici Carlos Cabrillo en Peter Zoller. Om de twee, in dit geval, bariumatomen te verstrengelen, werden ze in een zogeheten ‘ionenval’ gevangen, werd de temperatuur sterk verlaagd en werden de atomen aangeslagen (in een hogere energiestand gebracht). Licht dat ontstaat door terugval naar de niet-aangeslagen toestand van een atoom werd opgevangen in een lichtgeleider. Licht van het andere atoom werd via een spiegel in dezelfde lichtgeleider opgevangen om zo een ‘virtuele’; afstand tussen beide atomen te simuleren van 1 meter (gigantisch voor een atoom). Als de lichtdetector aan het eind van de lichtgeleider niet meer ‘weet’ van welk atoom het licht afkomstig is, betekent dat beide atomen kwantummechanisch verstrengeld zijn.
Het grote voordeel van deze methode is dat er veel minder vaak hoeft te worden gemeten om verstrengeling te constateren dan met de methoden die tot nu toe gebruikt worden.
Bron: Alpha Galileo

Huidcel, wordt hersencel (bij apen)

Geïmplanteerde hersencel
De geïmplanteerde hersencellen hadden zich na zes maanden volledig normaal ontwikkeld te hebben, zo bleek uit opnamen met een fluorescentiemicroscoop

Uitgaande van volwassen huidcellen, via ‘omprogrammering’ omgevormd tot pluripotente stamcellen, heeft een onderzoeksgroep van de universiteit van Wisconsin onder leiding van prof. Su-Chun Zhang hersencellen gevormd, die in de eigen hersenen van drie rhesusapen werden ingebracht. Daar ontwikkelden de hersencellen zich tot volwassen hersencellen als neuronen of gliacellen, zo bleek uit opnamen zes maanden na de transplantatie. De ingebrachte hersencellen waren kenbaar aan hun afwijkende fluorescentie-eigenschappen. Omdat het om ‘lichaamseigen’ cellen ging, traden er geen afweerreacties op. Ook zouden zich geen kankercellen hebben ontwikkeld, zoals normaal gesproken nogal eens voorkomt bij stamceltransplantaties. De transplantatie is uitgevoerd met behulp van MRI-technieken. De drie rhesusaapjes die nieuwe hersencellen kregen toegediend, hadden een laesie in de hersens die verantwoordelijk is voor de ziekte van Parkinson.
Hoewel de transplantatie veelbelovend was heeft die nog niet bewezen dat op deze wijze hersenaandoeningen kunnen worden gerepareerd. Er werden te weinig cellen ingebracht om de dopamine-aanmakende cellen (mensen met de ziekte van Parkinson hebben een tekort aan dopamine) te vervangen en de bewegingen van de aapjes werden er niet beter op. Volgens Zhang zal eerst moeten worden bewezen dat met deze techniek ook daadwerkelijk de neurologische aandoening kan worden gekeerd. Ook de veiligheid van de ingreep moet buiten kijf zijn. Het ziet er niet naar uit dat deze techniek snel bij mensen zal worden toegepast.

Bron: Futura-Sciences

 

KIT ontwikkelt kwantumsensor

KwantumsensorAan het Karlsruher instituut voor technologie (KIT) is een sensor ontwikkeld, waar, in principe, op kwantumniveau metingen mee kunnen worden verricht. Bij dit onderzoek is samengewerkt met instituten uit Frankrijk. De uiterst minuscule sensor bestaat uit twee metaalelektroden op zo’n 1 mikrometer (eenduizendste millimeter) van elkaar, die verbonden zijn door een koolstofnanobuisje. In dat buisje is een organisch molecuul gestopt dat een magnetisch metaalatoom bevat. Het buisje wordt in trilling gebracht. Een extern magneetveld beïnvloedt die trilling en daarmee de geleidbaarheid van het nanobuisje. Op die manier zou het omslaan van een elektronspin kunnen worden gedetecteerd.
Die sterke wisselwerking tussen een magnetische spin en een trilling, zou de sensor geschikt maken voor een aantal interessante toepassingsgebieden, zo verwacht het KIT. Zo zou de massa van afzonderlijke moleculen kunnen worden gemeten of zouden magnetische krachten in de nanowereld kunnen worden bepaald. Ook denken de onderzoekers als toepassing aan kwantumbits, de basiseenheid in een kwantumcomputer.
In een artikel in Nature Nanotechnology onderstrepen onderzoeksleider Mario Ruben en medewerkers het belang van dergelijke ontwikkelingen in de kwantumwereld, waarmee nanoeffecten in de wereld van alledag zouden kunnen worden gebruikt. De koppeling van elektronspin, draaiing en trilling zou tot toepassingen kunnen leiden die geen ekwivalent hebben in de macrowereld, zo speculeren de onderzoekers.
Bron: Alpha Galileo

Higgsdeeltje lijkt Higgsdeeltje te zijn

Gesimuleerde vervalreacties van de Higgs-boson (afb. Der Spiegel)Gesimuleerde vervalreacties van de Higgs-boson (afb. Der Spiegel)

De in juli vorig jaar met veel bombarie aangekondigde ontdekking van het Higgsdeeltje lijkt geen canard te zijn. CERN, Europees onderzoekscentrum voor elementaire deeltjes, is er inmiddels bijna geheel van overtuigd dat het om een Higgs-deeltje gaat, zo meldt Der Spiegel. Het is een deeltje zonder spin en verder met ook andere eigenschappen die door, onder meer, Peter Higgs zijn voorspeld en die na zijn, uiterst zeldzame, verschijning, ook weer naar verwachting uiteenvalt. Of het het enige Higgsdeeltje is, is nog niet bekend.
De ontdekking van het massadeeltje heeft vooralsnog niet, zoals sommige fysici hadden verwacht, contouren van een nieuwe natuurkunde zichtbaar gemaakt. Het ‘aloude’ standaardmodel voor elementaire deeltjes blijft kranig overeind.
Bron: Der Spiegel; Futura-Sciences.com

CIA gaat in bankafschrift Amerikanen loeren

Het hoofdkantoor van de CIAHet hoofdkantoor van de CIA in Langley (Virginia)

Als het aan president Obama ligt krijgen de Amerikaanse veiligheidsdiensten de mogelijkheid om in de (elektronische) bankafschriften van de Amerikanen te grasduinen. Financiële instellingen in Amerika zijn al verplicht verdachte financiële handelingen te melden aan de overheid. De gegevens worden opgeslagen in een enorme databank van de Amerikaanse overheid: FinCen. Dan gaat het over het overmaken van grote bedragen, stortingen van meer dan 10 000 dollar en ‘ongebruikelijke’ rekeningen. We praten we dan over jaarlijks zo’n 15 miljoen handelingen. Als Obama zijn zin krijgt, wordt de databank gekoppeld aan het Joint Worldwide Intelligence Communications System waarin Amerikaanse defensie- en justitieinstellingen gevoelige informatie verzamelen. Dit alles staat in het teken van de bestrijding van het terrorisme, oftewel hoe een open en democratische samenleving afglijdt naar een Big-Brotherstaat.
Bron: Wire

Gletsjers verdwijnen razendsnel

Gletsjers leggen het af. Dat baart velen zorgen, die de snelle teruggang wijten aan de (mede) door de mens veroorzaakte aardopwarming. In 2007 besloot de Amerikaanse fotograaf James Balog dat proces vast te leggen door met diverse camera’s een keer per uur de situatie te fotograferen van de West-Groenlandse gletsjer Sermeq Kujalleq. Documentairemaker Jeff Orlowski maakte een film waarop te zien is hoe een gigantisch plak van 7,3 vierkante kilometer afbreekt en via een fjord in zee verdwijnt. Onderstaand is een stuk uit die documentaire te zien.
Bron: futura-sciences.com

Nieuwe bacterie bleek afvalstof

Groot nieuws uit Antartica. Onderzoekers van het geneticalab van het Instituut voor Atoomfysica in Petersburg hadden onder dikke ijslagen een nieuwe bacteriesoort gevonden waarvan het DNA 86% anders was dan van de bekende bacteriesoorten.
Een canard, zoals bleek. Directeur Vladimir Korolev meldde dat het om vervuiling ging, hoogstwaarschijnlijk het gevolg van de eigen boring door de 4 km dikke ijslaag van het Vostokmeer. Dat boren gebeurt met warm water, juist om vervuiling te voorkomen, maar bij zo’n dikke ijslaag en de lage temperaturen op Antartica blijkt dat wel eens mis te gaan. Het boren heeft bijna 20 jaar geduurd. Dit jaar, misschien volgend jaar, hopen de Russen de zo’n 6, 700 m dieper liggende bodem van het grootste meer van Antartica te bereiken. Het is wachten is op nog bijzonderder ‘bacteriën’. Het is een raadsel hoe zo’n onderzoeker aan die 86% komt.

Als een muis eens kon praten

In de hersen van pasgeboren muizen werden menselijke stercellen ingebracht (A). De plaatjes rechts laten zien dat die cellen ook in de muizenhersens werden ingebouwd. In G zijn de menselijke cellen aangeduid met een groene pijl, de muizenstercellen met een rode pijl. In H staat de grootte van de stercellen aangegeven. (afb. uit het artikel in Cell)

Onderzoekers van het medisch centrum van de universiteit van Rochester (VS) hebben zogeheten stercellen of astrocyten ingebracht in de hersens van pasgeboren muisjes. Het bleek dat die, veel grotere, menselijke cellen niet alleen werden ingebouwd in de muizenhersens, maar ook dat muizen daarmee aanzienlijk sneller iets aanleerden dan hun niet behandelde medemuizen.

Stercellen zijn gliacellen (glia is Grieks voor lijm) die in het zenuwstelsel een belangrijke functie hebben. Het vermoeden bestond dat die cellen ook een rol spelen bij het leervermogen. Het wachten is nu op de eerste sprekende muis.

Bron: bdw

Grootste temperatuurstijging in 11 300 jaar (wordt gezegd)

Kooldioxideconcentraties gedurende duizenden jaren zoals geconstrueerd door Robert Rohde Shaun Marcott en medewerkers aan de staatsuniversiteit van Oregon hebben op basis van een groot aantal klimaatgegevens (73 zogeheten natuurlijke klimaatarchieven) de temperatuurontwikkeling in de laatste 11 300 jaar geschetst. De temperatuurstijging sinds de kleine ijstijd (zo’n 300 jaar geleden) overstijgt die van 90% (75% wordt genoemd in het ‘abstract’) van het hele holoceen, zo valt in een Science-artikel te lezen. Het artikel laat ook zien dat het klimaat sterker door aardbewegingen wordt beïnvloed dat tot nu toe werd aangenomen, maar Marcott stelt in een artikel in Der Spiegel Online dat er nog nooit zo’n grote warmtesprong is geweest als in de afgelopen 100 jaar. Deskundigen in het Spiegel-artikel stellen echter dat dat moeilijk valt te zeggen, omdat de nauwkeurigheid van de gegevens daarvoor te klein is (gemiddeld 120 jaar). Pas de laatste dikke 100 jaar worden de gegevens bijgehouden en pas de laatste tientallen jaren nauwkeurig. De meeste gegevens komen van de zeetemperatuur, maar die vertonen een kleinere amplitude dan landtemperaturen, dus het temperatuurseffect op land kan groter zijn. Overtuigend bewijs dat, vooral, de mens schuld is aan de jongste aardopwarming, met name door de sterk toegenomen kooldioxideconcentratie in de aardatmosfeer door verbranding van fossiele brandstoffen, is deze studie overigens niet.
Bron: Der Spiegel;
grafiek temperatuurverandering via Der Spiegel

Zonnecellen met rendement van 70% (beloofd)

De afstand tussen de twee elektroden (1,5 nm) is cruciaalTja, het gebeurt vaker: (mogelijke) doorbraak op het gebied van de perpetuum mobile of van kanker. Misschien overdrijf ik, maar grofweg 98% van die doorbraakberichten leveren uiteindelijk niks/weinig op.
Maar je weet nooit!. Misschien hebben we hier een echte doorbraak van de universiteit van Connecticut (VS) die zonnecellen met een rendement van 70% belooft. Centraal in dit onderzoek staan zogeheten ‘rectennes’ en een nanofabricagetechniek ADL, die klinkt als een enge ziekte. De crux zit ‘m in bepaalde ontvangers van de elektromagnetische straling van de zon, waarmee een veel beter rendement zou zijn te behalen dan met de huidige zonneceltechnieken (op zijn best 30%).
Het probleem was alleen dat die theoretische mogelijkheid werd tegengehouden door de praktijk. De nanoprecisie die bij die antennes vereist is, was niet met de ‘conventionele’ fabricagetechnieken te bereiken. Die ‘antennes’ zijn rectennes genoemd omdat ze niet alleen licht absorberen, maar de zonne-energie ook omzetten van wisselstroom in gelijkstroom, zo meldt Eurekalert.
ADL (AtoomLaagDepositie) is een nieuw ontwikkelde fabricagetechniek, waarmee wél de uiterst kleine afmetingen zijn te verwezenlijken. We hebben het dan over 1 tot 2 nanometer (een nm is eenmiljoenste mm). Die afstand is kritisch omdat er tussen twee naburige elektroden (met een afstand van 1,5 nm) elektriciteit moet worden overgedragen. Die afstand geeft elektronen net genoeg tijd over te springen voordat de stroom wordt omgekeerd. Die puntvorm van de elektrode maakt het de elektronen bovendien lastig terug te keren, zo legt het persbericht uit.
ALD zou een simpele, goed reproduceerbare techniek zijn, die eenvoudig zou zijn op te schalen tot commerciële schaal. “Deze nieuwe technologie zou het mogelijk kunnen maken zonne-energie concurrerend te laten worden met fossiele brandstoffen”, denkt onderzoeksleider prof.Brian Willis. Hij heeft voor verder onderzoek, dat hij samen doet met De Penn State Altoona-universiteit en het wetenschapsbedrijf SciTech Associates Holdings Inc een kleine 7 ton in dollars gekregen van de NSF (het Amerikaanse wetenschapsfonds) om de techniek te vervolmaken. Het komend jaar wil Willis met zijn medewerkers prototypes van de antennes maken.
Bron: Eurekalert