abonnement Unibet Coolblue
  zondag 20 maart 2011 @ 10:30:13 #1
328436 Verrekijker
De blik op oneindig
pi_94366938
Natuurkunde- gerelateerde onderwerpen tellen zowel hartstochtelijk liefhebbers (wegens hun fundamentele karakter) als gezworen vijanden (wegens hun vaak hoge complexiteit). Vandaar dit topic.
  zondag 20 maart 2011 @ 10:35:56 #2
328436 Verrekijker
De blik op oneindig
pi_94367041
Volgens sommige natuurkundigen leven we in een heelal met minder dan drie dimensies. Het feit dat we toch drie ruimtelijke en één tijdsdimensie waarnemen, komt volgens hen door het effect van een grotere schaal en lage energie.

Minkowski-metriek
Er zijn theorieën, zoals de diverse incarnaties van de snaartheorie, die aannemen dat we in een elf- of nog meer-dimensionale braanwereld leven. Volgens Einsteins algemene relativiteitstheorie leven we in een vierdimensionale ruimte, bestaande uit drie ruimtedimensies en één tijddimensie. In de wiskundige beschrijving van ruimtetijd volgens Einstein, de Minkovski-ruimte, worden de drie ruimtedimensies als positieve getallen (enen) weergegeven en de tijddimensie als een negatief getal. Dat beschrijft het bekende relativistische effect, dat de tijd langzamer lijkt te gaan voor waarnemers die versnellen en daarna weer afremmen.
Er komt echter steeds meer experimenteel bewijs dat in ieder geval bij zeer hoge energieën, dit niet meer opgaat en we het met één, of misschien zelfs wel twee dimensies minder moeten doen

Leven we in een plat vlak?
Waarnemingen aan extreem krachtige kosmische straling (het krachtigste kosmische deeltje ooit waargenomen had evenveel punch als een weggemepte honkbal, let wel, één enkel deeltje) tonen aan dat de ruimte voor deze deeltjes er heel anders uitziet dan voor ons. Erg plat, namelijk.


Leven we in de projectie van een platte wereld?

Dit komt uitstekend overeen met theorieën waarin het heelal vlak na de Big Bang, toen het veel heter was dan nu (de deeltjes hadden in die tijd een energie van boven de 100 biljoen elektron-volt of eV), maar één ruimte- en een tijdsdimensie heeft. Een lijn die door de tijd beweegt, dus. Iets later, de energie per deeltje daalde tot 1 biljoen eV, zou zich een tweede dimensie hebben gevormd, waaronder ons bekende heelal met drie dimensies zou zijn ontstaan. Nu heeft de achtergrondstraling een temperatuur van drie kelvin, dit is een duizendste eV. Misschien dat ons heelal als het heel sterk af is gekoeld, nog veel meer dimensies zal tellen. Mureika en Stojkovic veronderstellen dat bij zeer lage temperaturen mogelijk het vacuüm uit elkaar zal vallen in vier ruimtedimensies en een tijdsdimensie.

Boodschappers van Platland?
De statistische verdeling van de energie van kosmische deeltjes toont aan dat ze uit een ruimte komen, die meer weg heeft van een plat vlak dan van onze driedimensionale ruimte. In hun nieuwe studie bedachten natuurkundigen Jonas Mureika en Dejan Stojkovic een nieuwe methode om uit te vinden of deze waarneming inderdaad klopt en bij zeer hoge deeltjesenergieën de ruimte inderdaad plat wordt. Deze methode gaat er vanuit dat in een tweedimensionaal, plat heelal de ruimte geen mogelijkheden voor zwaartekrachtswerking heeft, dus ook geen zwaartekrachtsgolven voorkomen. Als de gevoelige zwaartekrachtsdetectoren die nu gepland worden merken dat zwaartekrachtsgolven voorbij een bepaalde frequentiegrens niet meer voorkomen, zou dat een concreet bewijs zijn voor een tweedimensionale voorloper van ons heelal.

Eendimensionale wereld in de LHC?
In sommige varianten van de theorie worden al sporen zichtbaar van de eendimensionale wereld boven tien biljoen eV, wat binnen bereik ligt van de Large Hadron Collider. Beide onderzoekers denken dat het daarom mogelijk kan zijn in botsingen sporen te ontdekken van de wereld vlak na de Big Bang.

[ Bericht 0% gewijzigd door #ANONIEM op 04-04-2011 13:49:25 ]
pi_94458132
:Y :) De magische kubus

Er zijn drie fundamentele natuurconstanten: de lichtsnelheid, de constante van Planck en de sterkte van de zwaartekracht. Samen vormen ze de drie dimensies van een magische kubus. Zeven van de acht hoekpunten krijgen (of kregen) veel aandacht van wetenschappers. Wat verbergt zich achter de achtste hoekpunt?

Newtons twee hoekpunten


Alle grote natuurkundetheorieën die met ruimte, tijd en kwantummechanica te maken hebben, zijn onder te brengen in een kubus. Je gaat uit van de klassieke theorie van Isaac Newton die je van de middelbare school kent: krachten, versnellingen en dergelijke.

Alle fundamentele natuurkundige theorieën bevinden zich in één van de zeven gebruikte hoekpunten. Wat ligt er in de ontbrekende hoekpunt?
Newton “ontdekte” de zwaartekracht (althans: was de eerste die zich afvroeg waarom voorwerpen omlaag vallen). Vandaar dat de twee achterste hoekpunten onder, Newtons mechanica en Newtons zwaartekrachtstheorie, voor zijn rekening komen. Als je aan Newtons klassieke theorie de zwaartekrachtsconstante G toevoegt, krijg je namelijk Newtons zwaartekrachtstheorie. Een aantal eeuwen voldeed deze heel aardig en voor het alledaagse leven in feite nog steeds.

Einstein en de lichtsnelheid


Eind negentiende eeuw werd ontdekt dat licht een (in het vacuüm) onveranderlijke snelheid heeft: c. Einstein werkte deze gedachte in 1905 verder uit in de speciale relativiteitstheorie, die beschrijft wat er met dingen in de buurt van de lichtsnelheid gebeurt. Enkele jaren later volgde de algemene relativiteitstheorie, waar ook de zwaartekracht in is verwerkt. Dit zijn de twee voorste hoekpunten beneden. Atoomklokken en GPS werken alleen omdat rekening wordt gehouden met de speciale en algemene relativiteitstheorie. Deze vier hoekpunten zijn de klassieke natuurkunde.

Kwantumraadsels


Omstreeks die tijd dook ook de constante van Planck, h, op, waarvan de consequenties natuurkundigen totaal tot wanhoop brachten. Uiteindelijk ontstond de kwantummechanica, nog steeds een slecht begrepen en moeilijk te bevatten theorie die geregeld nieuwe absurditeiten oplevert. Wel is bijvoorbeeld kwantumelektrodynamica de nauwkeurigste theorie ooit.
Alle theorieën waar de constante van Planck een rol in speelt, bevinden zich in het bovenste vlak van de kubus. Toen de kwantummechanica werd uitgebreid met Einsteins speciale relativiteitstheorie, ontstond bijvoorbeeld het Standaardmodel, dat alle bekende deeltjes in de natuur beschrijft, het hoekpunt linksboven.

Snaartheorie of snaarsciencefiction?


Volgens veel natuurkundigen hebben ze een theorie van alles gevonden die ze snaartheorie noemen. Deze verenigt het standaardmodel en de algemene relativiteitstheorie, althans: dat is de bedoeling. De resultaten zijn niet echt denderend: er is na veertig jaar gereken en wiskunstig geworstel nog steeds geen voorspelling met de snaartheorie gedaan die je met bijvoorbeeld een deeltjesversneller kan toetsen. In de meeste wetenschappen is dit een doodzonde. Niettemin is de theorie nog steeds erg populair onder de beoefenaars er van.

Het onbekende hoekpunt


Oplettende lezers hebben al gezien dat er één hoekpunt in de nevels verborgen blijft. Geen enkele natuurkundige heeft geprobeerd om een theorie te beschrijven die kwantummechanica en zwaartekracht (zonder relativistische effecten) met elkaar in overeenstemming brengt. We weten daarom nog steeds niet wat zwaartekracht op kwantumniveau precies voorstelt. Wat is de kwantummechanische oorzaak van massa? En zijn er misschien meer kwantummechanische effecten die in het dagelijks leven optreden, maar die onopgemerkt blijven? Waarom wordt hier geen onderzoek naar gedaan? Is dit geen slimmere route naar de theorie van alles?

Bron:De natuurwetten, iconen van onze kennis, Sander Bais (ISBN 90 5356 714 3, NUR 616/754)
Yvonne schreef op maandag 31 oktober 2011 @
13:59:43 in DEF SC #282 aan AchJa & Co
Vanaf hier en nu stopt het in DEF én op FOK!
Ik wil hier een normale SC zonder gebitch!
  dinsdag 29 maart 2011 @ 13:58:00 #4
328436 Verrekijker
De blik op oneindig
pi_94760117
Veel lezers hebben al gehoord van blauwe energie: energie die vrijkomt door het mengen van zout en zoet water. Helaas vergt deze techniek dure en zeer snel dichtslibbende membranen. De entropiebatterij kent deze nadelen niet. Eindelijk een overvloedige hernieuwbare energiebron voor Nederland?

Blauwe energie: een welkome energiebron in de winter
Blauwe energie staat in onder meer Nederland sterk in de belangstelling. Geen wonder. Blauwe stroom genereert stroom door op een vernuftige manier zout met zoet water te mengen en zo het verschil in zoutconcentratie in energie om te zetten.


Natriumionen zijn rood, chloorionen blauw. In vier fases wordt het concentratieverschil tussen zoet water (fase 1) en zout water (fase 3) uitgebuit.

In theorie kan dit tot een kwart kilowattuur stroom per kubieke meter zoet water opleveren. Behoorlijk veel energie dus, want de grootste rivier van Nederland, de Rijn, levert per seconde al 2200 kubieke meter water. In theorie is dit (met de Maas en andere zoetwaterbronnen er bij gerekend) bij volledige benutting 3,3 gigawatt, een zesde van de totale capaciteit in Nederland. Wat deze energiebron extra interessant maakt is dat in de winter, als er zeer weinig zonne-energie is, de wateraanvoer groter is dan in de zomer en dat het gaat om een redelijk constante bron van energie.

Ook een prettige bijkomstigheid is dat er doorgaans grote steden aan riviermondingen liggen. Erg ver hoeft de stroom dus niet getransporteerd te worden.

Geen wonder dus dat er in Nederland meerdere proefprojecten zijn gestart of in voorbereiding zijn, onder andere bij de Afsluitdijk en de Friese plaats Harlingen. Probleem is en blijft echter dat de huidige technieken gebruik maken van een filter dat snel vervuild raakt. Dit zware technische obstakel remt de ontwikkeling.

Entropiebatterij
De entropiebatterij die ontwikkeld is aan de de Amerikaanse universiteiten Stanford en Penn, werkt op een andere manier. De batterij bestaat uit twee elektrodes, één met een complex mangaanoxide (die alleen de positief geladen natriumionen aantrekt) en een zilverelektrode (die alleen de negatief geladen chloride-ionen aantrekt). Beide elektroden hangen in water.

De batterij doorloopt een cyclus van vier fases. In de eerste fase stroomt zoet water door de batterij. De natrium- en chloorionen maken zich los van de elektroden tot de elektroden vrijwel ‘leeg’ zijn. Dit kost energie maar gebeurt toch, omdat de ionen in het water veel meer bewegingsvrijheid hebben (de kans is veel groter dat een ion zich van de elektrode losmaakt dan dat één van de schaarse ionen in zoet water de elektrode weer vindt). Een klassiek voorbeeld van entropie.
In de tweede fase wordt het zoete water langzaam vervangen door zout water. De Cl- (chloorionen) stromen naar de zilverelektrode en de Na+-ionen naar de mangaanoxide-elektrode. Daardoor krijgt de zilverelektrode een negatieve lading en de mangaandioxide-elektrode een positieve lading.
In de derde fase bereikt het zoute water zijn maximale concentratie. De elektroden zijn nu verzadigd met ionen en sterk geladen, waardoor ze stroom leveren. In de vierde fase, tenslotte, wordt het zeewater langzaam vervangen door zoetwater. Door deze cyclus wordt per saldo het verschil in concentratie tussen zoet en zout afgetapt.

Het water koelt iets af; de onttrokken warmte wordt omgezet in stroom. Thermodynamisch is in principe het omzetten van warmte in vrije energie (zoals elektriciteit) onmogelijk. Alleen omdat de wanorde (entropie) in het water toeneemt door het mengen van zout en zoet en de entropie (wanorde) dus toch nog stijgt, is dit mogelijk.

Dit systeem is met een half kilowattuur per kubieke meter water, 75% van het theoretisch maximale rendement ook aanmerkelijk efficiënter dan het systeem dat nu in o.m. Nederland wordt onderzocht, althans, beweren de onderzoekers. Ze denken de opbrengst zelfs te kunnen verhogen tot 85% van het potentieel. Kortom: dit systeem zou wel eens van doorslaggevend belang kunnen zijn voor de Nederlandse energievoorziening.

[ Bericht 2% gewijzigd door #ANONIEM op 04-04-2011 13:49:42 ]
  zondag 3 april 2011 @ 16:01:47 #5
328436 Verrekijker
De blik op oneindig
pi_94981366
Het was even stil rond de kwantumradar, maar daar is nu een einde aan gekomen met nieuw onderzoek. Met onzichtbare radargolven kunnen, als dit project slaagt, metingen worden gedaan zonder dat het slachtoffer wat merkt. Maar dat is niet alles. Het zou ook wel eens een oplossing kunnen zijn voor het schreeuwend gebrek aan radiofrequenties.

Hoe werkt de kwantumradar?
Radarinstallaties zijn bij luchtaanvallen geliefde doelwitten. Maar wat als radar onzichtbaar wordt?

We schreven al eerder over een kwantumtheoretische doorbraak die ‘gemerkt licht’ mogelijk maakt. Saikat Guha van wapenfabrikant Raytheon in Cambridge in het Amerikaanse oostkust-deelstaatje Massachusetts stelt dat hij en zijn team er in zijn geslaagd tien bits per foton door te sturen. Dit is een duizendvoudige verbetering van het huidige record: één bit per honderd fotonen. De toename is bereikt door kwantumverstrengeling. Een foton wordt gesplitst in twee fotonen (dit kan met een optisch actief kristal) die met elkaar verstrengeld blijven. Op die manier krijg je als het ware gemerkt licht, waarbij niemand dan de waarnemer zelf weet dat het licht van hem afkomstig is. Door tegelijkertijd metingen te doen aan het weerkaatste en het niet-weerkaatste foton kan de waarnemer er achter komen of het foton al dan niet van hemzelf afkomstig is.

Extreem krachtige privecommunicatie
Dit principe kan je uiteraard ook gebruiken voor communicatie. Guha en de zijnen denken dat het mogelijk is met behulp van deze techniek de beruchte ‘fog of war’ die het chaotische strijdtoneel kenmerkt, te omzeilen. Zelfs als vijandelijke troepen stoorzenders inzetten (ook explosies leveren omdat er ionen ontstaan veel elektrostatische ruis op), wordt het zo voor Amerikaanse militairen mogelijk om contact te houden met elkaar en de gevechtsleiding. De benodigde zendvermogens worden ook veel kleiner. Tegelijkertijd wordt de datatransmissiesnelheid veel groter. Dit maakt deze techniek uiteraard ook uiterst interessant voor civiel gebruik. Op dit moment is interferentie een enorm probleem. Je kan veel meer doen met dezelfde bandbreedte als iedere zender en ontvanger hun eigen afgeschermde kwantumkanaal hebben. Dit zou wel eens de fysische doorbraak kunnen zijn die nodig is voor echt grootschalige draadloze communicatie.

Militaire geheimhouding?
Uiteraard is de militaire gigant Raytheon, onder meer nauw betrokken bij de omstreden mega-radiozender HAARP, niet erg mededeelzaam over hoe deze techniek precies werkt, maar het schijnt mogelijk te zijn zelfs nadat de verstrengeling verbroken is, nog wat restinformatie uit het foton te halen. Deze restinformatie wordt benut bij dit proces.

[ Bericht 2% gewijzigd door #ANONIEM op 04-04-2011 13:49:51 ]
pi_94982355
Ik zie eerlijk gezegd weinig natuurkundenieuws in dit topic. En ook een nogal eenzijdig gebruik van bronnen.
  zondag 3 april 2011 @ 17:13:06 #7
8369 speknek
Another day another slay
pi_94984277
Wederom vervalt dit in een topic om reclame te maken.
They told me all of my cages were mental, so I got wasted like all my potential.
abonnement Unibet Coolblue
Forum Opties
Forumhop:
Hop naar:
(afkorting, bv 'KLB')