Niets kan sneller dan het licht. Als je binnen de natuurkunde ergens van op aan kan, is het wel die wetmatigheid, zou je zeggen – met dank aan Albert Einsteins speciale relativiteitstheorie.
Toch leken in het najaar van 2011 extreem lichte deeltjes genaamd neutrino’s deze vertrouwde regel aan hun laars te lappen. Die waren van het Europese deeltjeslab CERN bij Genève naar het experiment OPERA in Italië gereisd in net iets minder tijd dan een lichtstraal daarover zou hebben gedaan.
Wil je neutrino’s meten, dan kom je er niet met een apparaat dat op je keukentafel past. Deze extreem lichte deeltjes zijn namelijk bizar moeilijk te ‘zien’. Het overgrote deel van de neutrino’s die de aarde uit het heelal bereiken, schiet ongehinderd door onze hele planeet heen.
Maar heel af en toe knalt zo’n neutrino op een atoomkern met een meetbaar signaaltje tot gevolg. En dus moet je neutrinodetector enorm zijn. Zodat ie zóveel atoomkernen bevat, dat er met enige regelmaat érgens een neutrinobotsing plaatsvindt.
En enorm, dat zijn neutrino-experimenten. Neem IceCube, dat met duizenden detectors een kubieke kilometer aan Zuidpoolijs in de gaten houdt. Of KM3NeT, dat een vergelijkbare hoeveelheid Middellandse Zee-water bestudeert.
Probleem is alleen: als we de zeldzaamste neutrino’s willen opmerken, is ook enorm niet meer groot genoeg. In een kubieke kilometer aan materie vindt dan gemiddeld maar één botsing per decennium plaats – en dat is wel erg karig.
Maar ja, er zit een grens aan hoeveel ijs of water je vol detectors kunt hangen voordat de kosten écht de pan uit rijzen. Daarom bedacht experimenteel astrodeeltjesfysicus Steven Prohira van de Universiteit van Kansas in de VS een eenvoudiger alternatief: gebruik bomen als neutrinodetectors.
Lees het hele artikel, eerder verschenen in KIJK 4/2024, nu op de KIJK-site.
Licht reist altijd met de lichtsnelheid, hoor je weleens – maar dat klopt niet. Licht beweegt bijvoorbeeld langzamer door water en nóg trager door glas. Nu is een team van onderzoeksinstituut AMOLF en de TU Delft, geleid door natuurkundige Ewold Verhagen, er zelfs in geslaagd licht helemáál stil te laten staan in een dun laagje kristal.
Een atoomklok is al zó precies, dat ie er na miljarden jaren maar een seconde naast zit. Toch kan het nog veel beter: door handig gebruik te maken van atoomkernen van het element thorium. Een team van Oostenrijkse en Duitse wetenschappers onder leiding van Thorsten Schumm (Technische Universiteit Wenen) heeft met een uitdagende meting een belangrijke stap richting zo’n ‘kernklok’ gezet. “Een heel grote doorbraak”, oordeelt Steven Hoekstra, hoogleraar atoom- en molecuulfysica aan de Rijksuniversiteit Groningen.
Lees het hele artikel op de site van Trouw of in de wetenschapsbijlage van de krant van vandaag.
Energie kun je halen uit kolen, gas, zon, wind… en, in een kerncentrale, uit atoomkernen. Maar hoe werkt dat eigenlijk?
Om een kerncentrale te laten werken, heb je allereerst het zwaarste scheikundige element op aarde nodig: uranium. Zo’n uraniumatoom heeft in zijn binnenste een kern: een klont van deeltjes die we protonen en neutronen noemen.
In een kerncentrale laat je op zo’n uraniumkern een los neutron botsen. Daardoor valt die kern uit elkaar. Zo krijg je niet alleen twee kleinere atoomkernen, ook komt er energie bij vrij.
Lees de rest van mijn antwoord op deze vraag op nemo100jaar.nl.
Google een plaatje van een atoomkern en je krijgt een bol op je scherm die is opgebouwd uit twee soorten ‘knikkers’: protonen en neutronen. Lekker helder – maar stiekem klopt er weinig van. De afgelopen decennia is er flink wat theoretisch en experimenteel bewijsmateriaal verzameld voor het idee dat zwaardere atoomkernen zijn opgebouwd uit groepjes van twee protonen en twee neutronen. Oftewel: uit kernen van het op een na lichtste element, helium. Nu heeft een internationaal team van wetenschappers zulke heliumkernen voor het eerst daadwerkelijk gezien in de kern van een beryllium-10-atoom.
Lees het hele bericht op de KIJK-site. Het artikel uit het wetenschappelijke tijdschrift Physical Review Letters waar het op gebaseerd is, vind je hier. Kom je niet langs de betaalmuur? Lees de preprint hier gratis.
Wie zich bezighoudt met de wereld van het allerkleinste, ontkomt niet aan de quantummechanica. En een van de steunpilaren van die natuurkundige theorie is het onzekerheidsprincipe van Heisenberg. Dat zegt: je kunt van een bepaald deeltje niet tegelijk heel precies weten waar het zich bevindt en hoe snel het beweegt. In plaats daarvan moet je kiezen: hoe nauwkeuriger je de plaats meet, hoe vager de snelheid blijft – en omgekeerd.
Maar een nieuwe studie lijkt erop te wijzen dat zelfs als je de snelheid van een deeltje helemaal niet meet, je de plaats ervan toch niet zo precies kunt bepalen als je wilt. En dat kan gevolgen hebben voor hoe klein je bepaalde geavanceerde apparatuur kunt maken.
Nieuwsbericht voor Trouw, eerder deze week al op de site en vandaag ook in de krant, naar aanleiding van dit wetenschappelijk artikel, gepubliceerd in Physical Review Letters.
Pittige materie; lastig om zelf te begrijpen én om iets van te maken dat de gemiddelde krantenlezer ‘aankan’. In dit geval heb ik met pijn in het hart de hele uitleg geschrapt van aan welke voorwaarden meetbare eigenschappen moeten voldoen, wil het resultaat van het artikel opgaan.
Je kunt er bijna gif op innemen. Zet een berichtje over kernenergie online en binnen een paar minuten begint er iemand in de reacties over thorium en gesmolten zout. Zouden we reactoren hebben die daarmee werken, dan zouden alle problemen waar kerncentrales nu mee kampen als sneeuw voor de zon verdwijnen. Dus, hop, schouders eronder en bouwen die dingen!
Nu klinken gesmolten-zout-reactoren met thorium als brandstof inderdaad veelbelovend. Een kans op een meltdown is er niet. Het afval dat ze produceren, blijft veel minder lang radioactief. Sterker nog: je kunt ze zelfs gebruiken om het afval van reguliere kerncentrales weg te werken. En waar reguliere kerncentrales alleen worden geleverd in de maat XL, zijn kleine gesmolten-zout-reactoren heel goed mogelijk – waardoor je ze bij wijze van spreken aan de lopende band kunt produceren.
Zijn dit soort kernreactoren inderdaad de hoop voor de toekomst? En zo ja, wélke toekomst? Hebben we het hier over apparaten waar we nog decennialang op zullen moeten wachten? Of staat er, zoals de Nederlandse start-up Thorizon voor ogen heeft, over tien jaar al een eerste gesmolten-zout-reactor?
Het winternummer van KIJK – 116 pagina’s dik en met een nieuwe vormgeving – is hier online te bestellen. Ook in dit nummer: mijn Far Out-aflevering over een zoektocht naar axionen die geen donkere materie vormen, maar toch meer licht kunnen schijnen op dit probleem en mijn berichtje ‘Wanneer moet je een gevaarlijke planetoïde opblazen?’. Gaat kopen!
Als je ‘nulpuntsenergie’ googelt, krijg je goddank vooral links naar natuurkundige sites. Althans, dat is wat er gebeurt als ík ‘nulpuntsenergie’ google – een wetenschapsjournalist die vaak schrijft over deeltjesfysica en quantumzaken. Het zou zomaar kunnen dat de zoekmachine bij iemand die wat spiritueler in het leven staat heel andere resultaten bovenaan zet. Een link naar de site FreeEnergy4All bijvoorbeeld, die in nulpuntsenergie “dé nieuwe energiebron van de toekomst” ziet.
Bij dat soort claims zal elke natuurkundige driftig met zijn ogen gaan rollen. Ja, er is zoiets als nulpuntsenergie. En nee, daar heb je verder niets aan. Die kun je niet winnen als energiebron. Althans… Onlangs publiceerde het behoorlijk degelijke online tijdschrift Quanta Magazine een artikel met als kop ‘Natuurkundigen gebruiken quantummechanica om energie uit het niets te halen’. Zou het dan toch…?
Lees het hele artikel, eerder verschenen in de ‘papieren’ KIJK, nu op de KIJK-site. Links naar meer Far Out-afleveringen vind je hier.
Ik hoorde er voor het eerst over bij het schrijven van dit nieuwsbericht voor Scientias: relic neutrino’s. (Ik heb ze maar geen relikwieneutrino’s of reliekneutrino’s genoemd; op zich helemaal voor Nederlandse termen, maar dan moet iemand ze wel daadwerkelijk gebruiken.) Oftewel: deeltjes van vlak na de oerknal, die nog steeds overal te vinden zouden moeten zijn. Helaas hebben ze inmiddels zó weinig energie dat we er nog nooit eentje hebben kunnen meten.
En voorlopig blijft het ook een redelijk hopeloze zoektocht, citeerde ik deeltjesfysicus Aart Heijboer in het Scientias-bericht. Op Twitter reageerde vervolgens de Nijmeegse hoogleraar Nicolo de Groot dat er wel degelijk plannen waren om deze deeltjes op niet al te lange termijn waar te kunnen nemen. Die opmerking bleek te gaan over het experiment PTOLEMY, waar ik eerder deeltjesfysicus Auke Pieter Colijn al kort over sprak, in een interview over het donkere-materie-experiment XENONnT ging. Leuk voor een heel artikel, dacht ik gelijk, al duurde het even voor ik er iets mee kon doen. Het resultaat vind je nu in KIJK 5/2023.