Categorieën
Natuurkunde

Hoe maakt een kernreactor energie?

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.

Categorieën
Natuurkunde

Atoomkern bestaat uit mini-atoomkerntjes

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.

Categorieën
Natuurkunde

Het onzekerheidsprincipe voorbij

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.

Categorieën
Overig

Zijn reactoren met gesmolten zout de toekomst?

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!

Categorieën
Natuurkunde

Zo win je energie uit een futloos deeltje

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.

Categorieën
Natuurkunde

De zoektocht naar relic neutrino’s

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.

Categorieën
Natuurkunde

Water bevroren in kubusjes-vorm

IJs in blokjes? Dat mag niets nieuws heten. Iedereen heeft wel zo’n traytje in de diepvries staan, om op warme dagen een glas cola nóg wat verfrissender te maken. Maar ijs dat uit zichzelf bevriest in blokjesvorm, op de schaal van moleculen en atomen: daar debatteert de wetenschap al over sinds de jaren veertig. Nu zijn Chinese onderzoekers erin geslaagd dit kubische ijs in pure vorm te laten ontstaan.

Lees het hele bericht op de KIJK-site.

Meer verhalen over bijzondere vormen van waterijs? Zie ook dit eerdere stuk voor Scientias en deze tekst voor New Scientist.

Categorieën
Natuurkunde

ATLAS scherpt massabepaling W-boson aan

Nieuws – althans, een klein beetje nieuws – op het front van de massa van het W-boson.

Afgelopen zomer schreven we in KIJK uitgebreid over het W-boson. Of, specifieker: over de meest recente meting van de massa van dit deeltje. Die was toen net gepubliceerd door een team dat aan de slag was gegaan met alle data verzameld door het Amerikaanse experiment CDF. Wat deze meting zo bijzonder maakte: de massa die deze onderzoekers vonden, lag boven de massa die de theorie voorspelt. En dat zou kunnen duiden op – bijvoorbeeld – nieuwe deeltjes.

Alleen: zoals één zwaluw nog geen zomer maakt, zo moet je als natuurkundige ook niet al te hard van stapel lopen als één experiment met een onverwacht resultaat komt. Eerst maar eens afwachten wat andere experimenten over hetzelfde fenomeen te zeggen hebben. Vinden die ook iets geks, dan heb je misschien echt iets nieuws in handen. Doen ze dat niet… Dan zou het zomaar kunnen dat er bij dat ene experiment iets mis is gegaan.

Afgelopen week deed ATLAS, het grootste experiment dat deeltjesbotsingen in de versneller LHC bestudeert, een duit in het zakje. Dat publiceerde een nieuwe analyse… En die strookt met de eerdere ATLAS-waarde uit 2017, én met de theoretische voorspelling.

Lees het hele bericht op de KIJK-site.

Categorieën
Natuurkunde

Recensie ‘Voorbij de Big Bang’ nu online

Nu te lezen op de site van New Scientist: mijn recensie van het boek Voorbij de Big Bang van Laura Mersini-Houghton.

Categorieën
Natuurkunde

Gratis te lezen: mijn artikel over Hawking

Nu integraal te lezen op de KIJK-site: mijn artikel over theoretisch natuurkundige Stephen Hawking uit 2018, geschreven naar aanleiding van zijn overlijden.

Goed om in het achterhoofd te houden: het stuk bestond eigenlijk uit losse kaders over zijn leven, zijn werk en zijn ziekte. Doordat al die teksten online onder elkaar zijn geplaatst met extra tussenkopjes ertussen, is die structuur niet meer zo duidelijk.

Verder is onlangs een boek verschenen van de in het artikel genoemde natuurkundige Thomas Hertog, die tijdens Hawkings laatste jaren met hem samenwerkte: Het ontstaan van de tijd. Dat ben ik momenteel aan het lezen, om te kijken of er een artikel in zit. Wordt vast vervolgd.