Voorpagina

Zoekresultaten voor

'atomen'

Foto: Tom Davidson (cc)
Foto: copyright ok. Gecheckt 04-10-2022

Tijd in machten van tien

, door

Alle vaste objecten veranderen ooit in ronde druppels. De kwantum-mechanica schrijft voor dat alle atomen en moleculen in een stof, zelfs bij zeer lage temperaturen, een restant energie houden, de zogenoemde nulpuntsenergie. Als je maar lang genoeg wacht, verwisselen de atomen van een stof van plaats. Als je dit proces versnelt afspeelt, lijkt het alsof materie smelt. De materie zou eerst in bolvormige druppels veranderen en dan verdampen. Waarschijnlijk is dit proces fictief. En ook al vindt het wel plaats, het is niet relevant, behalve als je zo’n 1065 jaar wilt wachten. Dit soort tijdschalen zijn onvoorstelbaar en daarom zo amusant om over te lezen.

In Tijd in Machten van Tien gaan natuurkundigen Gerard ’t Hooft en Stefan Vandoren op zoek naar verschijnselen die aan een specifieke tijdspanne zijn gebonden. Het klopt als de titel bekend klinkt. De schrijvers kopieëren het format van The Power of Ten, gebaseerd op Kees Boeke’s Wij in het Heelal, een Heelal in ons. Hierbij wordt een reis door de ruimte (als in, letterlijk driedimensionale ruimte) gemaakt van klein naar groot en andersom, van het menselijk lichaam tot aan het alomvattende heelal en weer terug naar protonen, neutronen en quarks (zie video onder).

Foto: Sargasso achtergrond wereldbol

Honderd jaar supergeleiding

, door

Deze gastbijdrage is van Aron Beekman, promovendus theoretische natuurkunde aan de Universiteit Leiden.

Kamerlingh OnnesPrecies 100 jaar geleden, op 8 april 2011, konden Heike Kamerlingh Onnes en zijn medewerkers in het natuurkundig laboratorium aan het Steenschuur te Leiden hun ogen niet geloven. Bij het meten van de elektrische weerstand aan kwik verdween die weerstand plotseling toen het kwik afgekoeld werd tot 4.2 graden boven het absolute nulpunt (-273°C). Onnes had het fenomeen van supergeleiding ontdekt. Deze extreme temperatuur realiseerde hij doordat hij kort daarvoor als eerste ter wereld het edelgas helium tot vloeibare toestand had gedwongen. Hiervoor werd hij in 1913 beloond met de Nobelprijs.

Om deze historische gebeurtenis in de natuurkunde te vieren worden dit jaar over de hele wereld evenementen en activiteiten georganiseerd. En aanstaande vrijdag zal op de plaats van de ontdekking zelf, in Leiden, een speciaal symposium gehouden worden om de ontdekker en zijn nalatenschap te eren. Maar wat is supergeleiding eigenlijk, waarom is het zo’n bijzonder verschijnsel en hoe kwam de ontdekking tot stand? Over dat laatste kwam pas dit jaar echte duidelijkheid.

Heike Kamerlingh Onnes

Heike Kamerlingh Onnes (1853-1926) was een Groninger die in 1882, drie jaar na zijn promotie, in Leiden een aanstelling tot hoogleraar aanvaarde door een oratie met de ambitieuze titel “De annunciatie van de moderne experimentele fysica in Nederland”. Onnes had een visie om lichte gassen vloeibaar te maken en daardoor zeer lage temperaturen te bereiken en zette meteen alle middelen in om dat te bewerkstelligen. Door seculiere en wetenschappelijke tegenslagen werd hij net gescoopt door James Dewar te Londen die als eerste de vloeibare vorm van waterstof produceerde in 1898. Onnes had echter grotere plannen, en richtte zijn laboratorium, gevestigd op de plek waar in 1807 de buskruitramp plaatsvond, zo in dat er op grote schaal vloeibare lucht (stikstof) en waterstof konden worden geproduceerd. Hiermee konden talloze experimenten bij lage temperaturen gedaan worden, én onderzoek naar het vloeibaar maken van het laatste nog niet bedwongen gas: helium.

Foto: Sargasso achtergrond wereldbol

Eindeloos typende apen

, door

Typende chimpansee (Foto: Wikimedia Commons)

Wanneer je een oneindig aantal apen eindeloos laat typen, komt er ooit een dag dat ze Shakespeares Hamlet hebben getypt. Foutloos. Zo luidt de prikkelende gedachtengang die vooral bekend werd onder de Engelse naam Infinite Monkey Theorem. De typemachine is uiteraard een 20e eeuwse toevoeging, maar het is een eeuwenoude klassieker. Je vind het idee onder meer terug in het werk van Aristoteles en in Cicero’s De Natura Deorum. Het Theorema van de Eindeloos Typende Apen appelleert aan de intuïtieve overtuiging van velen dat eindeloze reeksen van intrinsiek toevallige handelingen of mutaties onvermijdelijk leiden tot betekenisvolle uitkomsten.

Je eerste gevoel is in dit geval misschien toch tamelijk misleidend: de statistiek is onverbiddelijk. Wanneer je voor het gemak spaties, interpunctie en hoofdletters negeert, blijven er nog altijd 26 letters over. Een aap die op een speciaal geprepareerde typemachine elke keer een willekeurige toets aanslaat, heeft een kans van 1 op 26 om de eerste letter van Hamlet – de tekst begint met Barnardo die zegt “Who’s there?” (Oh no, it’s Typo Monkey!) – te typen. De kans dat onze chimpansee na de eerste letter W een H typt is 1/26 x 1/26 = 1 op 676. De kans om de eerste 20 letters foutloos te typen vrijwel verwaarloosbaar, namelijk 1 op 2620 , wat neer komt op 1 op 19.928.148.895.209.409.152.340.197.376 ofwel bijna 1 op 20 quadriljard.

Uitgaande van een tekst met ruim 130.000 letters die allemaal foutloos achter elkaar moeten worden getypt, kom je uit op een kansberekening die elk voorstellingsvermogen te boven gaat. De waarschijnlijkheid dat een aap heel Hamlet foutloos achterelkaar intypt, bedraagt namelijk 1 op 3.4 × 10183.946.  Ook al zet je een miljard apen miljard jaar lang aan het werk, met een maniakale 1000 aanslagen per minuut, dan kom je nog niet verder dan 109 x 109 x 525.960.000 = zo’n 5,26 x 1026.  Zelfs vergeken met het aantal atomen in het zichtbare universum dat conservatief geschat wordt op 3 ×1079 is de kans op een perfecte kopie van Shakespeares meesterwerk een getal van een totaal andere orde. Geheel terzijde: het aantal atomen in het universum is op zijn beurt trouwens significant lager dan het aantal unieke bordstellingen dat mogelijk is tijdens een schaakpartij van gemiddeld 80 zetten. De Amerikaanse wiskundige Claude Shannon berekende daarvoor tot wel 10123 variaties.

Foto: Sargasso achtergrond wereldbol

WW: Nobelprijs voor (1/3e) Nederlander

, door

De woensdagmiddag is op GeenCommentaar Wondere Woensdagmiddag. Met extra aandacht voor de nieuwste ontwikkelingen in Wetenschap- en Techniekland.

Grafeen bestaat uit een enkele laag koolstofatomen (foto wikimedia commons/AlexanderAlUS)Vlaggen, feest en taart! Het kan u bijna niet ontgaan zijn, Nederland is een Nobelprijswinnaar rijker. Andre Geim mag zich als negentiende Nederlander voegen in het rijtje goden dat de Nobelprijs  in de wacht mocht slepen. Een kleine kanttekening is dat niet alleen Nederland aanspraak kan maken op het succes. Geim is geboren in Rusland en woont en werkt al jaren in Engeland, waar hij ook het meeste onderzoek deed waarvoor hem de Nobelprijs voor de Natuurkunde werd verleend.

Geim krijgt de Nobelprijs, die hij moet delen met mede-professor Konstantin Novoselov, voor het onderzoek naar het tweedimensionale materiaal grafeen. Waar grafiet (de stift van potloden is hiervan gemaakt) bestaat uit meerdere laagjes koolstof is grafeen één enkel laagje koolstofatomen. Het materiaal is dus één atoom dik, dunner kan niet. Waar aanvankelijk werd gedacht dat zo’n laagje theoretisch wel mogelijk maar zeer instabiel zou zijn, bedachten Geim en co een methode om grafiet laagje voor laagje tot grafeen te reduceren. Hiervoor gebruikten ze plakband om steeds een laagje van het grafiet af te trekken, net zolang tot er een monomoleculaire laag overbleef. (Dit werd gisteren mooi verteld en geillustreerd door promovendus Diederik Jekel in De Wereld Draait Door (video, vanaf 6.20.)

Het geproduceerde grafeen is niet alleen superdun en doorzichtig, maar ook nog eens erg sterk en het heeft bijzonder handige geleidende eigenschappen: Het is een supersnelle halfgeleider, beter dan bijvoorbeeld silicium. Daarbij komt dat het basismateriaal Koolstof vele malen meer voorkomt dan de meeste huidige platte halfgeleidermaterialen. Het gaat hier echt om een ontdekking met zeer veel verschillende praktische toepassingen en dat maakt de grote prijs voor de twee onderzoekers erg begrijpelijk.

Foto: Sargasso achtergrond wereldbol

WW: Atoomklok richting ISS

, door

De woensdagmiddag is op GeenCommentaar Wondere Woensdagmiddag. Met extra aandacht voor de nieuwste ontwikkelingen in Wetenschap- en Techniekland.

Zonnewijzer (Foto: Flickr/betta design)

Zoals het klokje thuis tikt, tikt het nergens. En dat geldt zeker voor de klok die straks in het International Space Station zal gaan tikken. De atoomklok die in het kader van het Atomic Clock Ensemble in Space (ACES)-project naar het ruimtestation wordt gebracht zal een nieuwe standaard in precisie gaan neerzetten.

Sinds de vroege geschiedenis zijn mensen al bezeten van tijdswaarneming en -meting. De oudste zonnewijzers dateren uit de achtste eeuw voor Christus en nog geen vier eeuwen later ontstonden de eerste klokken met tandwielen. Met de uitvinding van de constante eigenschappen van de slinger in de zestiende en zeventiende eeuw brak een nieuw tijdperk van precisie aan. Ondanks dat vele kleine uitvindingen de precisie van de klokken verbeterden kwam de volgende grote sprong voorwaarts pas in 1955 met de uitvinding van de atoomklok.

Bij atoomklokken wordt als kleinste tijdseenheid de overgang tussen twee energiestadia van Cesium-atomen gebruikt. De officiele definitie van een seconde is 9.192.631.770 van deze overgangscycli. Om deze overgangen te meten worden de atomen eerste afgekoeld en dan verhit en versneld om hun stralingsfrequentie te achterhalen. Dit proces wordt helaas licht beinvloed door het zwaartekrachtveld van de aarde. Een smetje op het precisieblazoen van de atoomklok dus.

Foto: Sargasso achtergrond wereldbol

WW: Fermilab vindt voorkeur voor materie

, door

De woensdagmiddag is op GeenCommentaar Wondere Woensdagmiddag. Met extra aandacht voor de nieuwste ontwikkelingen in Wetenschap- en Techniekland.

Pas op voor je evil antimaterie tweeling (Foto: Flickr/B Rosen)

Het onderzoek van een grote groep fysici van het Amerikaanse Fermilab heeft waarschijnlijk antwoord gegeven op één van de grote onopgeloste vragen in de natuurkunde: Waarom leven wij in een materie-universum en niet in een antimaterie-universum.

Alles om ons heen is opgebouwd uit materie. Dat wil zeggen: atomen die bestaan uit positieve kernen en negatieve electronen enzovoorts. Maar elementaire deeltjesfysica leert ons dat er van elk deeltje ook een ‘evil twin’ versie moet bestaan met precies de ongekeerde polariteit. Materie die hieruit is opgebouwd noemen we antimaterie. Een leuke eigenschap van die antimaterie is dat wanneer dit met materie in aanraking komt, beide in een flits van energie oplossen in het niets (ze heffen elkaar op). Andersom kunnen ook uit het niets ook weer twee tegengestelde deeltjes ontstaan, materie en antimaterie, die ieder huns weegs gaan.

Het grote onopgeloste probleem waar ik mee begon is simpelweg: waar is alle antimaterie? Volgens het bovenstaande principe zou er bij het ontstaan van het heelal net zoveel materie als antimaterie ontstaan moeten zijn, maar alles wat wij als mensheid tot nu toe waargenomen hebben is materie. Er zijn eigenlijk twee logische oplossingen voor dit probleem:

Foto: Sargasso achtergrond wereldbol

Deeltjesfysica in het Hoenderdossiaans

, door

Wat mij dan opvalt, als ik de stukken lees over CERN, het Higgsdeeltje, en het standaardmodel van de theoretische natuurkunde; is dat het menselijke denken over het universum in pakweg 2500 jaar niet wezenlijk is veranderd.

(cc) WikipediaLaat mij beginnen met, in mijn eigen lekenwoorden, uitschrijven wat men in CERN probeert te doen. Voor zover ik het allemaal heb begrepen, en ik kan er natuurlijk naast zitten, want ik ben geen natuurkundige, is dat een zekere Peter Higgs ooit heeft bedacht dat er een deeltje moet zijn, dat andere deeltjes massa geeft. In het Hoenderdossiaans: U en ik zijn gemaakt van moleculen, die gemaakt zijn van atomen, die gemaakt zijn van electronen, protonen en neutronen, die gemaakt zijn van quarks die op hun beurt niet meer ergens van gemaakt zijn, want quarks zijn zogenaamde ‘elementaire deeltjes’. Samen met zogenaamde leptonen en ‘gauge bosons’ vormen zij de legosteentjes waar alles andere legosteentjes van gemaakt zijn.

Er is een hele familie van deze elementaire deeltjes waargenomen, en allemaal hebben ze nét even iets andere eigenschappen en kenmerken. Het gaat een beetje ver om het hele standaardmodel uit te leggen, bovendien kan ik dat helemaal niet. Wat ik ervan heb begrepen is in elk geval dat deeltjes met een ‘hele spin’ (of beter gezegd: een integer spin) bosons worden genoemd, en deeltjes met een halve spin Quarks of Leptonen. Die laatste twee (de deeltjes met een halve spin) worden met materie – u, ik, een bak spaghetti, bomen, het strand enzovoorts – in verband gebracht, en de bosons gaan over ‘krachten’. Denk aan zwaartekracht, electromagnetisme enzovoorts.

Foto: Sargasso achtergrond wereldbol

WW: Waar blijft kernfusie?

, door

De woensdagmiddag is op GeenCommentaar Wondere Woensdagmiddag. Met extra aandacht voor de nieuwste ontwikkelingen in Wetenschap- en Techniekland.

Foto: Sargasso achtergrond wereldbol

Twee positieve berichtjes over uitvindingen die de ondergang van de planeet iets uitstellen

, door

Resultaten uit het verleden bewijzen het: u houdt niet van deprimerende verhalen over de ondergang van de planeet. Enwel daarom twee positieve berichtjes over uitvindingen die deze ondergang wellicht iets uitstellen.

Hybride vliegtuigen
hybridevliegtuigDe motor van huidige propellervliegtuigen is gebaseerd op een ontwerp uit de jaren ’30 en ’40 uit de vorige eeuw. Hoog tijd om deze eens te vervangen. Een Duitse vliegtuigbouwer heeft nu de eerste hybride vliegtuigmotor ontwikkeld. Jawel: in de toekomst zullen er vliegtuigen vliegen op electriciteit. Beter voor het milieu, lekker stil en bovendien een fijne backup optie in het geval dat de brandstof van de conventionele motor op is en voorlopig nog geen landingsbaan in zicht (hoe metaforisch). Hybrid Power Comes to Aviation (Wired)

Biobrandstof uit zonlicht en CO2 en …biofuelco2thingie
Bacterieën die ethanol poepen als je ze zonlicht en CO2 geeft. Waar de waterstof atomen vandaan moeten komen vermeldt het artikel niet, maar een kniesoor die daar op let. De waterstof atomen zijn ook geregeld, die komen namelijk heel verrassend: uit water. De micro-organismen zitten opgesloten in een soort zonnecollectoren en het systeem lijkt derhalve op een kruising tussen de productie van biobrandstof uit algen met de techniek van de fotovoltaïsche cellen. De opbrengst uit proef-opstellingen is hoog dus de titel mag vet worden aangezet: A Biofuel Process to Replace All Fossil Fuels (Technology Review)

Foto: Sargasso achtergrond wereldbol

Nederlands bedrijf sponsort Russische Miss Atom verkiezing

, door

Tatiana Kalenteeva op haar werk

Altijd al zo’n mooie kernreactorchick gewild? Check dan de catalogus van kernenergielobby site nulclear.ru. Je vindt er 345 vrouwen werkzaam in de kernenergie. Ze komen uit Rusland, Oekraïne, Wit-Rusland, Kazachstan en Litouwen. Vergeet niet te stemmen, want ze hebben zich opgegeven voor de Miss Atom verkiezing 2009.

Mijn persoonlijke voorkeur gaat uit naar Tatiana Kalenteeva. Ze werkt in Ignalina, een kerncentrale in Litouwen. Het zijn niet die veerkrachtige staafrode krullen die het ‘m doen. Zo makkelijk ben ik niet voor het karretje van de kernenergielobby te spannen . Nee, het is haar innerlijke veerkracht. Tatiana vertelt dat haar levensdroom nog niet zo lang geleden in elkaar is gestort. Maar ze is bezig aan haar nieuwe droom: “peace and friendship between nations”.

Het is niet de eerste keer dat de verkiezing wordt gehouden. Maar nog nooit hebben zich zoveel deelneemsters opgegeven. “Het belangrijkste is echter dat de Miss Atom campagne zijn pr-doelen bereikt. We houden de Russische en buitenlandse media nauwgezet in de gaten en de verbazing en ironie maken plaats voor waardering voor kerncentrales en bewondering voor de schoonheid van de meisjes die er werken” zegt Ilya Platonov,  general manager van Nuclear.ru.

De verkiezing wordt gesponsord door de Russische staatsholding Atomenergoprom en het kernreactor hardware bedrijf Atompromresursy. Miss Atom werkt samen met het persbureau Novosti en vacaturesite Superjob.ru. Eén van de partners van de verkiezingen is het Nederlandse Keune Haircosmetics, fabrikant van haircare producten voor kappers.

Foto: Sargasso achtergrond wereldbol

WW: Periodiek Systeem in Videos

, door

De woensdagmiddag is op GeenCommentaar Wondere Woensdagmiddag. Met extra aandacht voor de nieuwste ontwikkelingen in Wetenschap- en Techniekland.

Screenshot van de periodicvideos.com homepage

Iedereen die op de middelbare school gezeten heeft moet de poster gezien hebben: die van het Periodiek Systeem der Elementen. Deze maart is het 140 jaar geleden dat de Russische chemicus Dmitri Mendelejev negen chemische elementen gerangschikt naar atoommassa in een tabel zette. Mendelejev gebruikte dit schema vervolgens als basis om alle bekende elementen in te delen. Op dat moment waren dat er 63. Het mooie van zijn indeling in tegenstelling tot die van andere chemici was dat hij aan de hand ervan het bestaan van elementen kon voorspellen. Vanaf dat moment vinden chemici eigenlijk dus geen nieuwe elementen meer, maar tonen ze slechts het bestaan aan van de door Igor Mendelejev voorspelde atomen.

Tijdens de saaie lessen scheikunde moet iedereen op enig moment wel gestaard hebben naar al die interessante één, twee of drie-letterige afkortingen en zich afgevraagd hebben wat al die elementen nou precies doen en hoe ze eruit zien. Ok, zuurstof gebruiken we om te ademen, helium zorgt voor een hoger stemgeluid, waterstof voor brandende zeppelins en van lood maak je regenpijpen. Maar wat doet Molybdenum eigenlijk? En wat is Californium voor een spul?

Foto: Sargasso achtergrond wereldbol

Tussen Hemel & Zaan VII

, door

De een vindt dat iets alleen bestaat als je het kunt zien en aanraken, de ander denkt dat er meer is tussen hemel en aarde. GeenCommentaar dook het alternatieve circuit in en sprak met tien spirituele Nederlanders. Vandaag: Renée Vosbergen.

Renée Vosbergen (Foto: Annoesjka Brohm)

Reiki, metamorfosemassage, voetreflexzonemassage, holistic pulsing, maar ook ‘gewoon’ pianoles. Renée Vosbergen doet alles vanuit één visie, namelijk dat alles uit energie bestaat en dat alles en iedereen hierdoor met elkaar in verbinding staat.

Zweverig? Renée vindt zichzelf daar juist het tegenovergestelde van. “Zweverig is dat je teveel in je hoofd blijft zitten en de rest van je lichaam niet voelt. Je moet je juist bewust zijn van jezelf en alles om je heen. Je moet je ervan bewust zijn dat je een energetisch wezen bent. Alles, dus jij ook, bestaat uit atomen die trillen. We bestaan dus helemaal uit energie. Daarom is alles en iedereen met elkaar verbonden.”

Zelf verbindt ze al haar activiteiten aan elkaar. Als integraal therapeut biedt ze verschillende disciplines aan, zoals stresscounseling en verschillende aanvullende helingwijzen.

“Met reiki geef ik helende energie aan iemand door die dat op fysiek, mentaal, spiritueel of emotioneel vlak nodig kan hebben. Holistic pulsing is het ritmisch bewegen van het lichaam. Je bestaat voor tachtig procent uit water en door de pulsing, het wiegen van het lichaam kom je in een diepe ontspanning. Dan kom je bij wat je in wezen bent, en bij je zelfgenezende vermogen.”

Vorige Volgende