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

Supersensoren dankzij kwantumzwaartekracht experiment

ATLAS onderzoekt verval van higgsdeeltjes naar charm-quarks

Het Centre Spatial de Liège groeit

Onderzoek naar de bronnen van gammastraling

Aerospacelab lanceert satelliet met nieuwe generatie zonnepanelen

Methanol gevonden in warme planeetvormende schijf

>> Meer verwant nieuws
Carrièrekansen (meer)
Agenda

Kennismanagement

online via Zoom

van 17/06/2021 tot 24/06/2021

Samenwerken met BIM - Stadhuis Roeselare

Online ORI webinar

maandag 21 juni 2021

Automatica Sprint

Messe München

van 22/06/2021 tot 24/06/2021

Waterstofconferentie Vlaanderen

Antwerpen

dinsdag 22 juni 2021

Werken na Corona

ORI webinar

vrijdag 25 juni 2021

StocExpo

Antwerp Expo

van 29/06/2021 tot 1/07/2021

Keuze van de redactie

(14/6) VIL-tool helpt bedrijven bij technologiekeuze

(14/6) 500 sensoren monitoren aardappelteelt

(10/6) Vlaams onderzoeksschip goedgekeurd voor gestandaardiseerde metingen CO2

(9/6) Port of Antwerp maakt eerste kandidaten voor NextGen District bekend

(7/6) Maakt of kraakt de pandemie nu carrières van techvrouwen? - artikel

(7/6) Umicore benoemt Mathias Miedreich tot nieuwe CEO

>> 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...

Verbeterde membranen voor blauwe energie

Met positief en negatief geladen zoutionen in rivier- en zeewater kun je energie opwekken via speciale membranen. TU Eindhoven ontwikkelde technologie om dit proces te verbeteren.

Betonprinters en metselrobots: opmars van automatisering in bouw - artikel

Op Kamp C in Westerlo heeft de grootste 3D-betonprinter van Europa vorig jaar in één stuk een volledig huis met verdieping geprint. Dat was een wereldprimeur.

CTG lanceert zomerklassen om IT basiskennis bij te brengen

IT-dienstenleverancier CTG lanceert zomerklassen om alle werknemers (van HR-verantwoordelijke tot boekhouder) basisvaardigheden aan te leren om IT-systemen en softwareprogramma’s te testen.

Trends in de maakindustrie in kaart gebracht

Dewi Van De Vyver, CEO van Flow Pilots, en Carine Lucas van technologiefederatie Agoria nemen de belangrijkste digitale trends binnen de maakindustrie onder de loep.

Nieuwe investering versnelt test voor vroege kankerdiagnose

De Nederlandse WUR spin-off Surfix ontvangt 8,5 miljoen euro voor de ontwikkeling van nanocoatings voor biosensoren die buiten het lichaam biologisch materiaal kunnen meten.

Vlaanderen onderzoekt uitrol Hyperloop netwerk

Onze Vlaamse industrie en universiteiten kunnen hier mee koploper zijn. Daarom heeft minister Crevits de opdracht gegeven aan VIL om te onderzoeken wat de mogelijkheden in Vlaanderen zijn.

Toegang op maat met modulair heksysteem

Elke toepassing stelt andere eisen aan het veiligheidsconcept. De keuze varieert dan ook. Denk bijvoorbeeld aan het beveiligen van gevarenzones met veilig­heids­heksys­temen.

Basware behaalt ISO 9001:2015-certificering

Het Basware quality management system is gecertificeerd volgens de ISO 9001:2015-norm, de meest algemeen erkende internationale norm voor kwaliteitsmanagement.

AI-functionaliteit voor Kontron KBox A-203-AI-GC

Kontron gaat zijn AI-platform ook beschikbaar stellen als een KBox-pc op basis van een Intel Atom x7-E3950-processor. De KBox is gebruiksklaar en kan direct geïntegreerd worden in bestaande X86-landschappen om snel en efficiënt eigen toepassingsscenario's rond Machine Learning en Artificial Intelligence te implementeren. >>

Partners