Natuurkundigen denken over deeltjesversneller rond de maan

De 22 kilometer lange Large Hadron Collider, momenteel ‘s werelds grootste en krachtigste deeltjesversneller, gaat voorlopig niet met pensioen. En diens beoogde opvolger, de 100 kilometer lange Future Circular Collider, zal op zijn best pas ergens halverwege deze eeuw met zijn werk beginnen. Toch hebben natuurkundigen James Beacham  en Frank Zimmermann alvast een artikel online gezet over een nog futuristischere machine. De omtrek: 11.000 kilometer.

Zo’n apparaat zou duizend keer zo hoge botsingsenergieën kunnen halen als de LHC, stelt het tweetal. En hoe hoger de botsingsenergie, hoe zwaarder de deeltjes die bij zo’n botsing kunnen ontstaan. Een 11.000 kilometer lange versneller zou dus weleens deeltjes aan het licht kunnen brengen waarvan we het bestaan nog niet eens vermoeden.

Maar waar bouw je in hemelsnaam een cirkelvormige buis van 11.000 kilometer? Niet ergens hier op aarde, zo stellen Beacham en Zimmermann, maar helemaal rond de maan. De versneller die zij voor zich zien, heeft dan ook als werktitel de Circular Collider on the Moon, afgekort de CCM.

Lees het hele artikel op de site van New Scientist.

Wat heeft een zwart gat gemeen met een atoom?

In eerste instantie lijkt het moeilijk om twee dingen te bedenken die meer van elkaar verschillen dan een zwart gat en een atoom. De lichtste zwarte gaten die we tot nu toe hebben ontdekt, zijn nog altijd een paar keer zo zwaar als onze eigen zon, de zwaarste exemplaren hebben een tientallen miljarden keren grotere massa. Een waterstofatoom weegt een triljard keer zo weinig als een korreltje zand. Wat kan het een dan met het ander gemeen hebben? Nou, best wel wat, zeggen natuurkundige Taishi Ikeda van de Sapienza-universiteit in Rome en collega’s. Zij zien een intrigerende overeenkomst tussen enerzijds zwarte gaten en hun omgeving, en anderzijds een atoomkern of molecuul omringd door elektronen. En daarmee hopen ze nieuwe deeltjes op het spoor te komen.

Lees het volledige artikel op de site van KIJK. Niet de makkelijkste Far Out-aflevering om te schrijven; hoop dat ie een beetje werkt.

Stuk in Parool: wanneer halen we energie uit kernfusie?

Verschenen in Het Parool: een artikel van mijn hand over wat we wel en niet mogen verwachten van de ITER- en DEMO-route naar kernfusie.

In feite betreft het hier een samenvatting van hoofdstuk 4 van mijn nieuwe boekje, De fusiedroom. (Een samenvatting die ik maakte terwijl mijn vriendin de eerste weeën voelde opkomen die diezelfde avond nog zouden leiden tot de geboorte van ons tweede kind, dus vergeef het me als er nog ergens een vuiltje in zit…)

Continue reading

Negentiende variant van ijs gevonden

Als het over soorten ijs gaat, zullen de meeste mensen denken aan vanille, aardbei of pistache. Maar ook binnen de wetenschap is er een breed scala aan ‘ijzen’. Wat er in je vriezer zit, heet ice I, maar er zijn inmiddels heel wat meer varianten bekend. Eén zo’n variant hebben fysisch chemicus Tobias Gasser van de Universiteit van Innsbruck in Oostenrijk en collega’s nu in detail bestudeerd. Op basis daarvan hebben ze het kunnen hernoemen naar ice XIX: de negentiende ‘officiële’ ijssoort.

Lees het hele bericht op de site van New Scientist. (Alweer wat ouder, maar vergeten hier te posten.)

Spiegelmaterie kan neutronenster in zwart gat veranderen

Al sinds de jaren vijftig speculeren natuurkundigen over het bestaan van spiegeldeeltjes. Van zulke deeltjes zouden we hier op aarde nauwelijks iets van merken, maar in neutronensterren is het mogelijk een heel ander verhaal. Het binnenste van deze compacte overblijfselen van zware sterren kan namelijk langzaam veranderen in zogenoemde spiegelmaterie, schrijven theoretisch natuurkundige Zurab Berezhiani van de Italiaanse Universiteit van L’Aquila en collega’s in een onlangs online geplaatst artikel. En met name voor de zwaargewichten onder de neutronensterren is dat geen goed nieuws.

Lees het hele stuk op de site van New Scientist. Continue reading

Wordt Schrödingers kat door de zwaartekracht ontquantumd?

Wie kent hem niet: de kat van Schrödinger? Dit arme dier zit opgesloten in een doos met een duivelse uitvinding die het beest op een willekeurig, niet te voorspellen moment een dodelijk gif kan toedienen. Buiten de doos is er geen manier om te weten of dat al is gebeurd. Daardoor zou het beroemde poezenbeest volgens de quantummechanica dood en levend tegelijk moeten zijn. Tenminste, zolang je de doos dicht laat. Til je het deksel op, dan zie je ofwel een dode, ofwel een levende kat.

De bedenker van dit macabere gedachte-experiment was de Oostenrijkse natuurkundige Erwin Schrödinger. Die dacht overigens niet écht dat je huisdieren in een ongewisse toestand van levend en dood kunt brengen. Integendeel: met zijn bedenksel wilde hij juist illustreren hoe bizar de quantummechanica eigenlijk is. Natúúrlijk is die kat of levend of dood, ook voordat je een blik in de doos werpt. Maar waarom eigenlijk?

Eén wetenschapper die daar zo zijn ideeën over heeft, is de Brit Roger Penrose. Onlangs won die de Nobelprijs voor de natuurkunde voor zijn werk aan zwarte gaten, maar hij heeft in de loop der jaren ook de nodige andere – soms behoorlijk speculatieve – ideeën gelanceerd. Een daarvan kan mogelijk verklaren waarom er geen zombiekatten-in-dozen zijn. En nu is natuurkundige Sandro Donadi van het Frankfurt Institute for Advanced Studies er met collega’s in geslaagd dat idee te checken met een experiment – een écht experiment, welteverstaan.

Lees het hele stuk op de KIJK-site.

Schuiven met pi om Einstein te testen

Als wetenschappers ergens zeker van zijn, is het wel dat de waarde van het getal pi overal en altijd hetzelfde is. Deel de omtrek van een cirkel door de diameter, en je krijgt 3,14159 – gevolgd door nog een oneindig lange rij cijfers achter de komma, waarvan er inmiddels enkele biljoenen zijn uitgerekend. Met dat in het achterhoofd klinkt het plan van natuurkundige Carl-Johan Haster in eerste instantie vrij onzinnig: laat pi variëren tussen -20 en 20, en kijk welke waarde het beste werkt.

Nu rekent Haster niet met omtrekken en diameters van cirkels, maar met zwaartekrachtsgolven. Oftewel: de trillingen in de ruimtetijd die volgens Einsteins algemene relativiteitstheorie bijvoorbeeld ontstaan als twee zwarte gaten samensmelten. Zo’n trilling laat zich namelijk omschrijven door een fikse formule die onder meer pi bevat. Door te kijken of de waarde van pi waarbij de formule de trilling het best omschrijft ook overeenkomt met de wiskundige waarde van pi, check je in feite of de relativiteitstheorie wel klopt. Stel immers dat een pi van, zeg, 14,75465 veel beter werkt dan eentje van 3,14159 – dan moet er wel iets mankeren aan die theorie.

Lees de nieuwe Far Out op de site van KIJK of in het net verschenen augustusnummer van het blad. (Overigens had die bladversie als oorspronkelijke kop mijn absolute dieptepunt als koppenbedenker: ‘Einstein op de pi-jnbank.’ Gelukkig had de redactie een beter idee.)

Wat heeft XENON1T gezien?

Dé gedoodverfde oplossing voor het donkere-materie-probleem is al decennialang de WIMP, voluit weakly interacting massive particle. De vele experimenten die zijn opgetuigd om dit deeltje te vinden, hebben echter nooit een steekhoudende ontdekking kunnen claimen. Wel is met de gevoeligste WIMP-zoeker tot nu toe, XENON1T, iets anders interessants gezien – misschien wel de eerste tekenen van een alternatieve donkere-materie-kandidaat.

Lees het hele bericht op de site van New Scientist.

Erg interessant resultaat. En waar mijn verstand zegt ‘het zal wel weer wegsmelten, of er blijkt een heel aardse verklaring voor’, hoop ik natuurlijk stiekem dat het wél het eerste teken van iets echt nieuws is. Zoals het axion. Dat zou me toch wat zijn. Maar goed, voor nu: hoed je voor al te veel hype en wacht geduldig meer resultaten af. En lees intussen toch maar vast hoofdstuk 9 van De deeltjessafari, over axionen. Gewoon, voor de zekerheid.

Overleden grootouder

Overigens is een van de grootouders van het axion, theoretisch natuurkundige Roberto Peccei, begin deze maand op 78-jarige leeftijd overleden. Samen met collega Helen Quinn bedacht hij eind jaren zeventig het Peccei-Quinn-mechanisme, een oplossing voor een probleem rond de sterke kracht die als bonus een extra deeltje oplevert: het axion. Helaas heeft hij dus het prikkelende resultaat van XENON1T niet meer mogen meemaken.