Theoretisch ontwerp van tafelmodel detector voor zwaartekrachtgolven

Onderzoek & Wetenschap 24/08/2020 13:11:46

Doel is om met dit apparaat, waarbij het hart een diamant is van enkele nanometers, een van de grootste vragen uit de natuurkunde te beantwoorden: is zwaartekracht een kwantum-fenomeen?

Lees hieronder verder   
Verwant

Computer leert hoe rare deeltjesfysica eruit ziet

Sterrenkundigen ontdekken meest metaalarme bolhoop

Nieuwe satellieten zorgen voor veel beter beeld methaanemissie

Nieuwe experimenten lonken naar quantumrekenen met IBM

Op zoek naar aardwarmtevelden met data van ISS

Wordt Einstein Telescope opgenomen Europese research roadmap?

>> Meer verwant nieuws
Carrièrekansen (meer)
Agenda

Aquarama Trade Fair

Brabanthal Leuven

donderdag 29 oktober 2020

IO-Link 4 Life Digital Event

Digital Event

donderdag 29 oktober 2020

Artificial Intelligence

IMF Academy Haarlem (NL)

van 4/11/2020 tot 19/11/2020

Internet of Things (IoT)

IMF Academy (centraal Nederland)

van 9/11/2020 tot 11/11/2020

Praktische inleiding tot Fire Safety Engineering

Het ingenieurshuis - Antwerpen

van 9/11/2020 tot 23/03/2021

Bouwmanager - module People Management

Antwerpen

van 10/11/2020 tot 8/12/2020

Keuze van de redactie

(27/10) Vlaanderen investeert 2 miljoen euro in snelle covid-test

(26/10) Slimme verpakkingen voor slimme toepassingen - artikel

(22/10) Ontwikkeling goedkope, printbare sensoren in stroomversnelling

(21/10) Miljoenenproject North-C-Methanol in North Sea Port opgestart

(19/10) Nieuwe filtertechnologie als oplossing voor “forever chemicals”

(19/10) Lutgardis Claes, ingenieur met strepen - topingenieur

>> Meer blikvangers

ENGINEERINGNET.BE - In plaats van de huidige detectoren LIGO en VIRGO, die bestaan uit kilometers lange bouwwerken, presenteren Britse en Nederlandse onderzoekers een tafelmodel detector. Deelnemende universiteiten zijn: University College London, University of Warwick en Rijksuniversiteit Groningen.

Dit apparaat zou gevoelig zijn voor golven met lagere frequenties dan de huidige detectoren en is eenvoudig op een bepaald deel van de hemel te richten, terwijl de huidige detectoren een vaste positie hebben.

Het hart van het apparaat bestaat uit een piepkleine diamant, niet groter dan een paar nanometer. ‘In deze diamant is een van de koolstofatomen vervangen door een stikstofatoom’, aldus adjunct hoogleraar Anupam Mazumdar van RUG.

Dit atoom zorgt voor een vrije ruimte in de valentieband zodat er een extra elektron in past. Volgens de kwantumtheorie kan dit elektron, na bestraling met laserlicht, energie wel of niet opnemen. Absorptie van lichtenergie verandert de elektronenspin, een magnetisch moment dat de waarden op of neer kan hebben.

Dit fenomeen heet kwantum superpositie. Aangezien het elektron deel uitmaakt van de diamant is het hele object – met een massa van 10-17 kilo, wat voor kwantumfenomenen enorm groot is – in kwantum superpositie.

Door een magnetisch veld aan te brengen is het mogelijk beide kwantum-toestanden van elkaar te scheiden. Wanneer ze weer bij elkaar worden gebracht door het magneetveld uit te zetten, veroorzaken beide toestanden een interferentiepatroon.

‘De aard van de interferentie hangt af van de afstand die er is geweest tussen beide kwantumtoestanden. En daarmee kunnen we de passage van een zwaartekrachtgolf meten.’

Die golven zorgen voor een samentrekking van de ruimte, en beïnvloeden dus de afstand tussen de twee gescheiden kwantumtoestanden – en daarmee het interferentiepatroon.

Mazumdar: ‘Een systeem waarin we een kwantumsuperpositie van een mesoscopisch groot object zoals de diamant kunnen krijgen, en dat gedurende een redelijk lange tijd, zou een enorme doorbraak zijn. Daarmee zouden we allerlei metingen kunnen doen. Eén daarvan is te bepalen of zwaartekracht een kwantumfenomeen is.’

'Het zal nog wel enkele tientallen jaren duren om de benodigde technologie te ontwikkelen’, stelt Mazumdar. Er is een extreem hoog vacuüm nodig, van 10-15 Pascal, en de temperatuur van de opstelling moet zo laag mogelijk zijn, vlak bij het absolute nulpunt (-273°C).

‘De technologie om een hoog vacuüm of zo’n extreem lage temperatuur te krijgen bestaat al, maar wij hebben allebei tegelijk nodig.’ Bovendien moet het magneetveld zeer constant zijn: ‘Zelfs de kleinste fluctuatie zou de kwantumsuperpositie doen instorten.’

Maar als het lukt zo’n systeem te bouwen zal de beloning groot zijn. ‘Je kunt het gebruiken voor allerlei metingen, bijvoorbeeld in ultra-lage energie natuurkunde of onderzoek naar kwantumcomputers.’ En het is dan natuurlijk ook mogelijk om te bepalen of zwaartekracht een kwantumfenomeen is. << (Lydia Heida) (Illustratie: R. Marsham et al.)

Op de figuur: Diagram van de interferentie van kwantumtoestanden. Door de spintoestand te veranderen op T1 en T2 zal een deeltje de blauwe lijn volgen (spin +/-) en de oranje lijn (spin 0). De superpositie van de deeltjes bereikt een maximale afstand en gaat dan weer naar 0 waar interferentie plaats vindt.

Reageren
Abonneer op onze nieuwsbrief

Mis ook dit niet...

Colt Technology Services en KevlinX bundelen krachten

De eerste locatie die met het Colt IQ Network wordt verbonden is de grootschalige Data Centre Campus van KevlinX in Brussel, waarvan de livegang gepland staat voor eind 2021.

Altair heeft M-Base overgenomen

Altair, de leverancier van software voor productontwerp, high-performance computing (HPC) en data-analyses, neemt M-Base Engineering + Software GmbH over.

Autobouwer ontwikkelt lichte voertuigen dankzij ruimtevaarttechnologie

Jaguar Land Rover neemt deel aan een uniek onderzoek naar de geschiktheid van geavanceerde, lichtgewicht metalen en composieten voor toepassing in toekomstige voertuigen.

Radar is de betere ultrasoon

VEGA heeft haar niveausensoren portfolio aangevuld met een nieuwe serie radarinstrumenten voor standaard meetapplicaties en prijsgevoelige toepassingen.

Data opslaan op een dun draadje bijna mogelijk

Radboud Universiteit en Rijksuniversiteit Groningen zijn een stap verder in het ontwikkelen van een nieuwe technologie, waarbij informatie weggeschreven wordt op een keten van moleculen.

Stoom in uw bedrijf - artikel

Een stoominstallatie bestaat uit vier grotere gehelen: stoomproductie, stoomdistributie, stoomverbruikers en condensaatafvoer. Elk deel heeft een invloed op het totaalrendement.

Ontwikkeling goedkope, printbare sensoren in stroomversnelling

Onderzoekers van UHasselt, Swansea University en de Universiteit van Dresden hebben grote stappen gezet in de ontwikkeling van infraroodsensoren uit goedkope, printbare elektronica.

10e editie solarvakbeurs InterSolution 2021 gaat door

Op 27 en 28 januari vindt de tiende editie plaats van Intersolution, een netwerk- en vakbeurs voor zonne-energie. De belangrijkste specialisten uit de branche worden samengebracht.

WEG breidt W60-motorlijn uit

Motorfabrikant WEG heeft zijn assortiment W60-motoren uitgebreid. De driefasige inductiemotoren zijn de meest compacte modulaire motoren op de markt en zijn nu beschikbaar in bouwgrootten 335H/G en 400G/F. De nieuwe afmetingen zijn ideaal voor toepassingen als compressoren, pompen en ventilatoren en zijn ontwikkeld voor de IEC-markt.

Partners