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

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?

Eerste protonen vliegen weer in Genève

>> Meer verwant nieuws
Carrièrekansen (meer)
Agenda

Navingo Career Event

RDM Rotterdam – Onderzeebootloods

van 27/10/2020 tot 28/10/2020

Always an eye on your assets

B&R Webinar

dinsdag 27 oktober 2020

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

Keuze van de redactie

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

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

(15/10) 3D-printen met gebruikte materialen voor een circulaire economie

(15/10) Startup re.alto moet digitalisering energiesector versnellen

(12/10) VLIZ breidt onderzoekscapaciteit uit in nieuwe ’Ocean Innovation Space’

(12/10) Europese steun voor Antwerps innovatief CO2-reductie project

>> 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...

Nieuwe filtertechnologie als oplossing voor “forever chemicals”

KUL bio-ingenieurs hebben een nieuwe methode gevonden om schadelijke geperfluoreerde chemicaliën uit het water te filteren. De zogenaamde PFAS breken niet af en stapelen zich op in het milieu.

Lutgardis Claes, ingenieur met strepen - topingenieur

Generaal-majoor Lutgardis Claes werd de eerste vrouwelijke rector van de Brusselse Koninklijke Militaire School (KMS). Ze is Burgerlijk Ingenieur in de vliegtuigbouw en bewapening-ballistiek

State-of-the-art batterijtester voor testlabo EnergyVille

Het batterijtestlabo van EnergyVille werd onlangs uitgebreid met een state-of-the-art batterijtester van de fabrikant PEC. Tegelijkertijd werd ook een temperatuurkamer in gebruik genomen.

Iconische brug bindmiddel voor Antwerpen-Noord

Sinds juli 2016 vormt de Parkbrug over de Italiëlei een verkeersveilige verbinding voor voetgangers en fietsers tussen Park Spoor Noord, het oude stadscentrum en het Eilandje.

ORI en Tractebel vs corona 1.0

Begin maart vond het laatste fysieke ORI-event plaats in Gare Maritime te Brussel. Het opkomende coronavirus was toen al onderwerp van vele gesprekken, maar de impact was nog onduidelijk.

Volvo Trucks gaat elektrische voertuigen in bouwsector testen

Deze maand is Volvo Trucks gestart met livetests van een volledig elektrisch voertuig in de bouwsector. Het bedrijf leverde hiervoor twee voertuigen voor zwaar gebruik aan zijn klant Swerock

Accelerator Start it @KBC verwelkomt recordaantal ondernemers

Meer dan 280 start-ups dienden hun kandidatuur in voor de 20e pitchwave van Start it @KBC. Dat is een recordaantal sinds de start van de accelerator in 2014.

Coronaproef ’fysiek’ netwerken tijdens succesvolle ABISS2020

Begin oktober slaagden de 68 technologiepartners er in om met 583 fysieke bezoekers en 248 digitale bezoekers te netwerken omtrent trends en oplossingen voor industriële digitalisering.

ABB introduceert nieuwe ultrasone niveautransmitter

ABB heeft een nieuwe ultrasone niveautransmitter met vele functies gelanceerd, speciaal ontworpen voor industrieën met een groot aantal geïnstalleerde niveaumeters. Met zijn modulaire ontwerp en intelligente algoritmen is de LST200 eenvoudig te installeren, in bedrijf te stellen en te onderhouden en is stabiel in gebruik. >>

Partners