Algemeen nieuws

< VorigeAfbeelding 1 van 1Volgende >

Het centrale deel van het experiment waarin de coherente materiegolven werden gemaakt. Verse atomen (blauw) vallen het experiment in en gaan op weg naar het Bose-Einsteincondensaat in het midden. In werkelijkheid zijn de atomen niet met het blote oog zichtbaar. Beeldbewerking door Scixel.

Wat lasers zo speciaal maakt, is dat ze coherente lichtgolven gebruiken: al het licht in een laser golft volledig synchroon. Tegelijkertijd leert de quantummechanica ons dat we deeltjes zoals atomen óók als golven moeten zien. Daardoor kunnen natuurkundigen ook ‘atomenlasers' maken, die coherente materiegolven bevatten. Maar kunnen ze die materiegolven in stand houden om ze in toepassingen te gebruiken?

In onderzoek dat deze week in Nature werd gepubliceerd , toont een team van Amsterdamse natuurkundigen aan dat het antwoord ‘ja' is.

Het concept dat aan de atomenlaser ten grondslag ligt, is het zogeheten Bose-Einsteincondensaat, of afgekort het BEC. Elementaire deeltjes komen in de natuur in twee soorten voor: fermionen en bosonen. Fermionen zijn deeltjes zoals elektronen en quarks - de bouwstenen van materie waar wij uit bestaan. Bosonen zijn heel anders van aard: ze zijn niet hard zoals fermionen, maar zacht: ze kunnen bijvoorbeeld zonder problemen dwars door elkaar bewegen. Het bekendste voorbeeld van een boson is het foton, de kleinst mogelijke hoeveelheid licht. Maar materiedeeltjes kunnen ook gecombineerd worden en zo bosonen vormen - sterker nog, hele atomen kunnen zich precies zo gedragen als lichtdeeltjes. Wat bosonen zo bijzonder maakt, is dat ze allemaal in exact dezelfde toestand kunnen zijn op exact hetzelfde moment, of in meer technische bewoordingen: ze kunnen ‘condenseren' tot een coherente golf. Wanneer materiedeeltjes op zo'n manier condenseren noemen natuurkundigen de substantie die overblijft een Bose-Einsteincondensaat.

In het dagelijks leven komen we zulke condensaten nooit tegen. De reden daarvoor is dat het heel moeilijk is om atomen zover te krijgen dat ze zich allemaal hetzelfde gedragen. De boosdoener die de synchronie verstoort is temperatuur: als een substantie opwarmt, beginnen de onderliggende deeltjes te trillen, en wordt het vrijwel onmogelijk om ze zich als één geheel te laten gedragen. Pas bij extreem lage temperaturen, ongeveer een miljoenste graad boven het absolute nulpunt (zo'n 273 graden onder nul op de Celsiusschaal) wordt het mogelijk om de coherente materiegolven van een BEC te vormen.

Vluchtige uitbarstingen
Een kwarteeuw geleden werden de eerste Bose-Einsteincondensaten in natuurkundelaboratoria gemaakt. Daarmee was de weg vrij voor het maken van atomenlasers - apparaten die letterlijk bundels materie uitzenden - maar die apparaten konden slechts korte tijd functioneren. Zulke lasers konden pulsen van materiegolven produceren, maar zodra een dergelijke puls was uitgezonden moest eerst een nieuw BEC gemaakt worden voordat de volgende puls kon worden uitgezonden. Als eerste stap op weg naar een atomenlaser was dat nog altijd niet slecht: ook gewone, optische lasers werden eerst in een puls-variant gemaakt voordat natuurkundigen in staat waren om continue lasers te maken. Maar waar de ontwikkelingen voor optische lasers heel snel waren gegaan, en de eerste continue laser binnen zes maanden na zijn puls-tegenhanger kon worden geproduceerd, bleef voor atomenlasers de continue variant 25 jaar lang een utopie.

Het was wel duidelijk waar het probleem lag: BECs zijn erg kwetsbaar, en worden al snel vernietigd als er licht op valt. De aanwezigheid van licht is echter cruciaal bij het vormen van het condensaat: om een substantie af te koelen tot een miljoenste van een graad moet je de atomen afkoelen met behulp van laserlicht. Het gevolg was dat BECs alleen gemaakt konden worden in vluchtige uitbarstingen, zonder mogelijkheid om ze coherent te behouden.

Een kerstcadeau
Een team van natuurkundigen van de Universiteit van Amsterdam is er nu in geslaagd om het ingewikkelde probleem van het maken van een continu Bose-Einsteincondensaat op te lossen. Florian Schreck, de teamleider, legt uit wat de truc was: "In eerdere experimenten werd het geleidelijk afkoelen van de atomen allemaal op één plek gedaan. In onze opstelling besloten we om de afkoelstappen niet in de tijd maar in de ruimte te verspreiden: we zorgen ervoor dat de atomen bewegen, terwijl ze stap voor stap de afkoelstadia doorlopen. Uiteindelijk arriveren ultrakoude atomen zo in het hart van het experiment, waar ze gebruikt kunnen worden om coherente materiegolven te vormen in een BEC. Maar terwijl deze atomen gebruikt worden, zijn er alweer nieuwe atomen op weg om het BEC aan te vullen. Zo kunnen we het proces gaande houden - in principe voor eeuwig."

Hoewel het onderliggende idee betrekkelijk eenvoudig is, was de uitvoering ervan dat beslist niet. Chun-Chia Chen, eerste auteur van de publicatie in Nature, herinnert zich: "Al in 2012 wist het team - toen nog in Innsbruck - een techniek te bewerkstelligen die het mogelijk maakte om een BEC te beschermen tegen het koelende laserlicht, waarmee het voor het eerst mogelijk werd om laserkoeling helemaal in te zetten om te koelen tot de gedegenereerde toestand die nodig is voor coherente golven. Hoewel dat een goede eerste stap was op weg naar de langlopende uitdaging om een continue atomenlaser te maken, werd ook duidelijk dat er een toegewijde machine nodig zou zijn om de ontwikkeling te voltooien. Toen we in 2013 naar Amsterdam verhuisden, begonnen we met een sprong in het diepe, geleend geld, een leeg laboratorium en een team dat volledig gefinancierd werd door persoonlijke subsidies. Zes jaar later, in de vroege uren van kerstochtend 2019, stond het experiment eindelijk op het punt van werken. We kregen het idee om een extra laserstraal toe te voegen, en dat loste de laatste technische problemen op - en onmiddellijk toonde elke afbeelding die we maakten een BEC, het allereerste BEC met een continue golf."

Nu ze het langlopende open vraagstuk van het continue Bose-Einsteincondensaat hebben opgelost, hebben de onderzoekers al een volgend doel in het vizier: de laser gebruiken om een stabiele straal van materie te produceren. Zodra hun lasers niet alleen altijd aan kunnen blijven maar ook stabiele stralen kunnen produceren, staat niets meer in de weg van toepassingen in de technologie, en kunnen materie-lasers een even belangrijke rol in de techniek gaan spelen als gewone lasers op dit moment al doen.

Afdrukken | Mail door

Meer algemeen nieuws

> Foutjes in camera's helpen...
> ING: personeelstekort vere...
Toon volledig overzicht

Column / Opinie

De kracht van standaardisering

Zachte heelmeesters maken stinkende wonden

Wat is meer?

Toon alle columns / opinies

Energietechniek

Lees hier nieuws rond het thema Energietechniek.

Advertorial

VanLien/ABB Noodverlichting wijst de weg
Test je kennis & win een slipcursus!
Het doel van noodverlichting is eenvoudig: zorgen voor een veilige uitweg. Hoe regel je dat? Wat weet jij over noodverlichting? Test je kennis in de WegWijsQuiz van VanLien/ABB Noodverlichting. Je maakt dan kans op een slipcursus op Circuit Zandvoort. Naar de Quiz! >>

Vacatures

Alliander
Uitvoerder Elektrotechniek
Als Uitvoerder Elektro ben je klant- en resultaatgericht door een goed overzicht te hebben over de lopende werkzaamheden. Dit doe je door zowel met klanten, aannemers en collega's goed en duidelijk te communiceren en verwachtingen te managen. Er wordt van jou verwacht dat je storingen veilig en zo snel mogelijk oplost met jouw team van monteurs. Daarnaast verzorg je ook het onderhoud van het Liander net.
Lees meer >>

ASML - Veldhoven
Experienced Electrical Integration Engineer
Are you an experienced electrical engineer? And do you like to execute measurements on Electrical test set-ups & prototypes? Then our position of Electrical Integrator will be very interesting for you!
Learn more about this job >>
Application form >>

ASML - Veldhoven  
Electrical Design Engineer
Are you an experienced electrical design engineer? Do you like to design complicated electrical systems? You'd better contact us today! As an Electrical Design Engineer, you design and maintain interconnections between boards, racks, cabinets, interconnect PCBA's, sensors and actuators.
Learn more about this job >>
Application form >>

ASML - Veldhoven
Management Assistant
Does assisting top managers in a dynamic, high demanding, international environment energize you? Then ASML is what you are looking for! Every day you use technology that contains microchips. From smartphones and laptops, to washing machines, credit cards and cars. ASML is the world leader of advanced technology systems for the semiconductor industry. Due to our growth we are continuously searching for new talent. We like to welcome pro-active team players and strong communicators who can deliver high quality services to our Management Support Organization (MSO). You will be part of a creative, dynamic work environment with encouraging management assistants. We have multiple opportunities for junior, mid-level and senior candidates.
Read more >>
Application form >>

AE Sensors - Dordrecht
Sales engineer
AE Sensors BV is een groothandel die ook totaaloplossingen levert en ontwikkelt. Wij zoeken een techneut die met passie voor elektronica en sensoren graag problemen oplost en uitdagingen zoekt. Daarnaast is flexibiliteit een absolute pré. Het kan zijn dat je op het ene moment op een offshore platform, een zeegaand schip of een kraan in de Rotterdamse haven staat, maar een paar uur later in de clean room van een chip machine fabrikant.
Lees meer >>

Sponsored content

    
Connectoren en lintkabels van het merk CONNFLY
Overzicht van het aanbod voor toepassingen in de productie en industrie. Lees meer >>

advertorial

Sinds 1999 waarborgt ICAPE Group de toelevering van printen en op maat gemaakte technische onderdelen voor grote spelers in de globale elektronica-industrie. Met bijna 3000 actieve klanten ontwikkelt het Franse bedrijf zich tot een van de gevestigde wereldleiders in zijn sector.

Bedrijf in beeld

ICAPE Group ; Expert services supplier of customized PCBs and technical parts.

AVE Added Value Electronics

Bent u voldoende vertrouwd met PCB-ontwerp?

Advertorials

RS Components Nederland:
De rol van sensoren in IIoT - Sensoren zijn een sleuteltechnologie geworden. Lees in deze gratis whitepaper alles over de cruciale rol van slimme sensoren in het Industrial Internet of Things en lees meer over IIoT op de themapagina van RS Components.

Transfer Multisort Elektronik:
Hoe meet ik stroomverbruik - kom te weten hoe u zelf uw stroomverbruik thuis kunt meten!

RS Components Nederland:
Tussen leverancier en klant
RS Components is meer dan een webshop

Transfer Multisort Elektronik:
DC-spanningsomvormer - welke te kiezen?

Binder Nederland B.V.:
M16-connectoren
De perfecte oplossing voor toepassingen die veel contacten vereisen

Acal BFi:
5G voor uw project?
5G is er, maar wanneer kunnen we echt beginnen?

Transfer Multisort Elektronik:
Optische kabel - alles wat u moet weten

RS Components Nederland:
Als de winkel om de hoek
RS Components neemt veel werk uit handen

Transfer Multisort Elektronik:
Leds voor sterilisatie met UV-C-licht

Nieuwsbrief

Ontvang wekelijks het laatste nieuws uit uw vakgebied. Meld u hier aan voor de gratis nieuwsbrief. U wordt dan ook op de hoogte gehouden van het verschijnen van de nieuwe
e-zines.

Volg e-totaal

Agenda

Klik hier voor de complete agenda.