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

Lockheed Martin gunt Feronyl contract binnen het F-35 programma

Wie gaat er mee naar Mars? - artikel

West-Vlaamse bedrijven leveren geavanceerde technologie voor Marsmissie

Verhaert en SpaceTec steunen start-ups in ruimtevaartindustrie

ExoMars detecteert nieuw gas op Mars

TNO en Demcon werken mee aan ’s werelds grootste telescoop

>> Meer verwant nieuws
Carrièrekansen (meer)
Agenda

Decanteercentrifuges

Online

van 9/03/2021 tot 10/03/2021

Belgian Offshore Days

Ostend Sea P’lace

van 17/03/2021 tot 18/03/2021

Ventilatie van gebouwen in de strijd tegen COVID-19

Live Webinar

dinsdag 23 maart 2021

Panel Building. Made Smarter

Online event

dinsdag 23 maart 2021

METAV Digital

online

van 23/03/2021 tot 26/03/2021

EEX-ATEX

Online cursus IE-net

van 30/03/2021 tot 31/03/2021

Keuze van de redactie

(5/3) Computersimulaties in 4D maken hartchirurgie veiliger

(3/3) Windparken profiteren van sterke stroming in lagere atmosfeer

(2/3) Lockheed Martin gunt Feronyl contract binnen het F-35 programma

(1/3) Start bouw allereerste Vlaamse opleidingscentrum voor farma en biotech

(25/2) Nieuw platform biedt correctere berekening CO2-voetafdruk

(25/2) ABO-Group neemt Frans sonisch boorbedrijf over

>> 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...

Vlaanderen op tweede plek in Europees innovatieonderzoek

Het laatste Europese innovatieonderzoek toont dat de innovatiegraad in Vlaanderen voor 2016-2018 rond de 70% ligt. Daarmee behoort Vlaanderen tot de Europese top, enkel Estland doet beter.

Kunstmatige intelligentie: nieuwer is niet altijd beter - opinie

Wat triggert kopersverdriet? Sommigen voelen het al na enkele seconden na een impulsaankoop. We maakten het allemaal wel eens mee, maar dat maakt het er niet minder pijnlijk op.

Automatiseer met één voordelige kickstart

Heeft u weinig of geen ervaring? De SIMATIC S7-1200-starterkit is makkelijk, snel, compact en kostenefficiënt en bevat alle benodigde componenten om succesvol te automatiseren.

Opheffing moratorium leidt voorlopig niet tot meer faillissementen

Tijdens de maand februari 2021 gingen er 540 bedrijven failliet, een daling met 43% tegenover 2020. Januari en februari samengeteld toont 999 faillissementsuitspraken of 49,4% minder.

Project: software robots om administratieve routinetaken over te nemen

Het gebruik van databots, een toepassing van Robotic Process Automation (RPA), heeft het potentieel om automatisering snel en goedkoop toe te passen. VIL wil dit onderzoeken.

Start bouw allereerste Vlaamse opleidingscentrum voor farma en biotech

ViTalent en POM Antwerpen hebben het startschot gegeven voor bouw van allereerste opleidingscentrum voor farma en biotech in Vlaanderen. Vanaf begin 2022 worden opleidingen op maat aangebode

Watson-Marlow en Bredel vanaf nu onder één dak

De Watson-Marlow Fluid Technology Group (WMFTG) verzorgt vanaf nu de directe verkoop, de ondersteuning en de service van de industriële Bredel slangenpompen.

‘The 7 Transformations Experience’ - column

Hoe groot of klein ze ook is, en ongeacht de menselijke en financiële middelen waarover ze beschikt, uw onderneming is in staat om te evolueren. 'The 7 Transformations Experience' helpt.

Flexim lanceert nieuwe ultrasone flowmeters voor stoom

Met de FLUXUS ST en FLUXUS ST-HT serie kan verzadigde stoom gemeten worden zonder inbreng van sensors in de leiding of het openen van de leiding. Ook het verjongen van de leidingdiameters is niet langer nodig om de stoomsnelheid te verhogen voor het toe te passen meetprincipe, want de flow kan al gemeten worden vanaf 1cm/s.

Partners