abonnement bol.com Unibet Coolblue
pi_101889997
Welkom in Wetenschap & Technologie in het Nieuws!

Wetenschap & Technologie in het Nieuws

12-09-2011

Wetenschappers verklaren beroemde illusie



Een illusie waarbij een statisch object toch lijkt te bewegen, is niet langer een mysterie. Wetenschappers weten nu hoe het werkt.

De illusie is al eeuwenoud: zelfs Aristoteles kende ‘m al. Wanneer we een tijdje naar een bewegend beeld hebben gekeken, lijkt een statisch plaatje dat we daarna te zien krijgen opeens ook te bewegen. Kijk maar:


Hoe kan dat? Onderzoeker David Glasser beet zich in die vraag vast. Hij ontdekte dat de illusie zelfs optreedt wanneer het bewegende beeld zo kort getoond wordt dat we niet bewust hebben kunnen vaststellen welke kant deze op beweegt. En toch zien we dat het statische plaatje dat daarna volgt in de tegengestelde richting lijkt te bewegen.

De onderzoekers ontdekten dat zich in het brein zenuwcellen bevinden die na het ‘zien’ van beweging statische objecten ook zien als bewegend. Deze zenuwcellen zouden de illusie veroorzaken. Daarmee tonen de onderzoekers aan dat de illusie niet een zeer overtuigend visueel trucje is. Nee, het is het gevolg van allerlei processen in het brein die elke keer dat we iets zien bewegen, optreden. De grote vraag is natuurlijk: wat hebben wij mensen aan zenuwcellen die ons zo voor de gek houden? Het zou kunnen dat de zenuwcellen ons helpen om de snelheid van en de afstand tot bewegende voorwerpen vast te stellen. En dat is handig. Bijvoorbeeld wanneer een bal of bus op u afkomt. Nader onderzoek moet aantonen of deze zenuwcellen inderdaad helpen bij zulke situaties.

Het volledige onderzoek is terug te vinden in het blad Proceedings of the National Academy of Sciences.

(Scientias
Death Makes Angels of us all
And gives us wings where we had shoulders
Smooth as raven' s claws...
  dinsdag 13 september 2011 @ 08:58:32 #2
230109 Id_do_her
Overal en nergens.
pi_101890049
Edit: tvp hoeft niet meer. :') 14.gif
With my pack on my back, down the road I will stray.
pi_102170059
:)
Death Makes Angels of us all
And gives us wings where we had shoulders
Smooth as raven' s claws...
pi_102170076
19-09-2011

Rond de wereld in 60 seconden


Phileas Fogg deed er 80 dagen over om de wereld rond te reizen in het beroemde boek van Jules Verne, maar dankzij moderne technologie -en een beetje verbeelding- is het nu mogelijk in amper 60 seconden.

James Drake, een Amerikaanse leraar Wetenschappen, plakte 600 beelden die vanuit het internationaal ruimtestation ISS zijn genomen, aan elkaar om tot een filmpje van ongeveer een minuut te geraken.

De film start boven 's nachts boven de Stille Oceaan en vervolgt dan zijn weg via Noord- en Zuid-Amerika om vervolgens aan Antartica aan te komen bij daglicht. Tijdens het filmpje zijn naast talrijke onweders ook verschillende sterren en de ionosfeer (de dunne gele lijn) rond de Aarde te zien. (hlnsydney/sps)

(HLN)
Death Makes Angels of us all
And gives us wings where we had shoulders
Smooth as raven' s claws...
pi_102288846
23-09-2011

Meting ondermijnt relativiteitstheorie Albert Einstein

Wetenschappers zijn geschokt nu ze hebben ontdekt dat een minuscuul deeltje, een zogenoemde neutrino, sneller is gegaan dan de lichtsnelheid. Als de ontdekking van de onderzoekers klopt, ondermijnt deze de relativiteitstheorie van Albert Einstein.


Wetenschappers hebben hun meting maandenlang gecontroleerd

Einstein ging er in zijn theorie, E=mc2 die stamt uit 1905, vanuit dat niets sneller kan reizen dan het licht. De meting is gedaan door wetenschappers van de Europese Organisatie voor Kernonderzoek (CERN) bij Genève.

Controleren
De onderzoekers hebben met een deeltjesversneller onderzoek gedaan naar de kleinste bouwstenen van het heelal. Het instituut heeft de resultaten van de meting voorgegelegd aan collega's in Japan en de Verenigde Staten om de metingen te controleren of de resultaten te verklaren.

In het lab vangt een detector neutrino's op die 730 kilometer verderop worden gemaakt in deeltjeslab CERN. De proeven moeten uitwijzen in hoeverre de vrijwel massaloze neutrino’s stabiel zijn. Bij de proeven komen de neutrino's steeds een fractie, 60 nanoseconden, vroeger aan dan verwacht.

Natuurwetten
Wetenschappers zijn maandenlang bezig geweest met het hercontroleren van de resultaten om er zeker van te zijn dat er geen fouten zijn gemaakt. De test kan worden nagedaan in Chicago en Japan.

De afgelopen eeuwen hebben verschillende metingen de theorie van Albert Einstein bevestigd. Als nu blijkt dat deze toch niet klopt moeten fundamentele natuurwetten worden herzien, stelt CERN.


Door Shari Deira

(Elsevier)
Death Makes Angels of us all
And gives us wings where we had shoulders
Smooth as raven' s claws...
pi_102339569
Ik dacht dat dit wel het meest geschikte topic was voor dit.

quote:
Oktober Kennismaand
Landelijk evenement over wetenschap & techniek

Oktober Kennismaand biedt bezoekers gedurende een hele maand een kijkje in de fascinerende wereld van wetenschap en technologie. Diverse (onderzoeks)instellingen, bedrijven, universiteiten, science centra en sterrenwachten openen hun deuren. Denk hierbij aan festivals, proefjes, theater, kinderuniversiteiten, workshops, rondleidingen, excursies, lezingen, debatten en experimenten door heel het land. De activiteiten zijn veelal gratis.
http://www.scienceout.nl/thema/oktober-kennismaand

Ik ga denk ik even langs de RUG in Groningen, een kijkje nemen door die mooie telescoop die daar staat.

pi_102389513
quote:
0s.gif Op zaterdag 24 september 2011 20:12 schreef Robus het volgende:
Ik dacht dat dit wel het meest geschikte topic was voor dit.

[..]

http://www.scienceout.nl/thema/oktober-kennismaand

Ik ga denk ik even langs de RUG in Groningen, een kijkje nemen door die mooie telescoop die daar staat.

[ afbeelding ]
^O^
Death Makes Angels of us all
And gives us wings where we had shoulders
Smooth as raven' s claws...
pi_102389522
26-09-2011

Vervaagt het heelal?

Stel, je wordt op een dag wakker en kijkt in de spiegel. Er is iets heel vreemds aan de hand. Je ziet er korrelig en vaag uit, als een slechte kwaliteit beeld dat sterk is opgeblazen. Je gilt, maar het geluid dat je maakt klinkt spookachtig, als over een slechte telefoonlijn. Vreemd? Toch is dit wat onvermijdelijk gebeurt als twee ideeën, de uitzetting van het heelal en het behoud van kwantuminformatie, allebei kloppen, stelt MIT-kosmoloog Mark Tegmark.


Zullen wij mensen veranderen in radioactief opgloeiende materie?

De Big Snap en de inflatietheorie
Dit akelige scenario is ook wel bekend als de Big Snap. Het is het logische gevolg als je de snelle uitzetting van het heelal koppelt aan de kwantummechanische voorwaarde dat de hoeveelheid informatie in het heelal altijd gelijk blijft. Als dezelfde hoeveelheid informatie over een groter volume wordt uitgesmeerd, beginnen dingen als atomen en dus ook mensen uit elkaar te vallen. Het heelal loopt als het ware vast. Een schrale troost: je sterft al door andere oorzaken voor je jezelf ziet vervagen.
Er is gelukkig één maar aan dit onprettige vooruitzicht. Het is in strijd met de kosmologische theorie van de exponentiële inflatie vlak na de Big Bang.

Nuttig gedachtenexperiment om kwantumzwaartekracht te ontdekken
Tegmark denkt daarom dat dit scenario niet uit zal komen, alhoewel het dus logisch volgt uit beide theorieën. Blijkbaar zit er volgens hem ergens een fout in hetzij de snelle uitzetting van het heelal, dan wel de kwantuminformatie-hypothese. Met dit gedachtenexperiment denkt hij een theoretische koevoet te hebben gevonden om de geheimen van kwantumzwaartekracht los te kunnen wrikken. Voor het andere “idee”, met absurd hoge snelheden proberen de Planck-energie te halen, moeten we een deel of zelfs het complete Melkwegstelsel ombouwen tot deeltjesversneller. Op zich geen gek plan, goed voor de werkgelegenheid de komende paar miljoen jaar, maar gezien de financiële moeilijkheden bij de EU en de Amerikanen zit dat er voorlopig nog niet in.

Heelal onthoudt alles
Informatie gaat volgens de kwantummechanica niet verloren. Elk deeltje en krachtveld is verbonden met een golf. Dit is alles wat we mogelijkerwijs kunnen weten van dat deeltje of veld. Kennen we van elk deeltje de exacte kwantumtoestand (zo heet al die informatie samen), dan kunnen we het heelal volledig beschrijven. Tegmark stelde zich de vraag wat gebeurt in het heelal als dit snel uitzet. Immers: kwantummechanica is onverbiddelijk. Informatie kan niet ontstaan of verdwijnen in het niets.

Einde van de voorspelbaarheid?
Er gaan heel vreemde dingen gebeuren als het beperkte aantal quanta (de informatieinhoud) in het heelal over een steeds groter volume wordt uitgerekt, toonde Tegmark in zijn artikel[1] aan. Zijn redenering komt zonder wiskunde neer op het volgende. Elk stukje ruimtetijd, ook al is het leeg, bevat informatie. De aanwezigheid van zwaartekrachtsvervorming bijvoorbeeld maakt de lege ruimte hier op aarde anders dan die in de gapende leegtes tussen melkwegclusters. Zo verloopt de tijd hier trager. Om dit te beschrijven heb je informatie nodig. Kwantumtheoretici gaan doorgaans uit van de Plancklengte als elementaire eenheid van lengte. (Dit is overigens experimenteel al weer ontkracht, het is wel duidelijk dat de ware aard van ruimtetijd niets met naieve Euclidische meetkunde van doen heeft maar goed, daar komen we zo op). Stel je een kubusje van 1x1x1 Plancklengte voor. Of liever: een stukje oppervlak van 1×1 Plancklengte, het heelal is waarschijnlijk een hologram. Dit is volgens deze theoretici een elementaire informatiepixel, een qubit zo ge wil, van het heelal.

Neem maar genoeg van deze qubits, afgrijselijk veel, en op een gegeven moment heb je je heelal. Echter: het heelal zet uit. De elementaire informatie in de qubits is op een gegeven moment uitgesmeerd over een twee keer zo groot volume. Probleem. De Plancklengte blijft namelijk gelijk, dus zijn er nu twee keer zoveel elementaire pixels nodig. Er is dus informatie bijgekomen. En dat is strikt verboden volgens de kwantummechanica. We kunnen niet meer de toekomst voorspellen. Meer filosofisch ingestelde mensen zoals collega-visionair Niek vinden dit prachtig, maar dit brengt theoretici tot wanhoop. Kwantummechanica is namelijk de meest nauwkeurige natuurkundige theorie die er bestaat en een van de twee pijlers waarop de moderne natuurkunde berust.

Levende atoombom
Een andere optie is kwantummechanica intact te laten en aan te nemen dat het nieuwe volume geen nieuwe informatie met zich meebrengt. Met andere woorden: we kunnen het heelal tien miljard jaar geleden, of tien miljard jaar in de toekomst, met hetzelfde aantal bits beschrijven als nu. De makkelijkste manier om je dit voor te stellen is dat elke cel groeit. Er komt wel steeds meer lege ruimte, maar die ruimte wordt steeds korreliger. Op een gegeven moment is de lengte van een elementaire korrel bijvoorbeeld niet meer een Plancklengte (10-35 meter), maar die van de doorsnede van het proton (10-14 meter). Ter vergelijking: een proton zou bij deze vergroting dan zo groot als de aarde zijn. Uiteraard vinden de quarks in een proton dat niet leuk, het evenwicht in atoomkernen wordt totaal verstoord, dus er gaan dan heel grappige dingen gebeuren met atoomkernen. Grappig voor een buitenstaander althans, want veranderen in een levende atoombom is niet fijn om mee te maken.

Moet ik me bij een doomsday sekte aansluiten?
Een subtieler effect is het gedrag van licht. Als ruimte korreliger wordt, zullen zeer energierijke fotonen (die immers zo compact zijn dat ze heel weinig ruimte innemen) meer verstrooid worden en dus langzamer reizen dan zwakke fotonen. Precies dat effect is onderzocht bij gammaflitsen. Dat zijn extreem heftige energieuitbarstingen waarbij zeer energierijke gammafotonen vrijkomen. Is de ruimte inderdaad korrelig, dan moeten de energierijkste fotonen langzamer zijn dan de minder energierijke fotonen. Naar blijkt, bewegen deze precies even snel. De Plancklengte blijkt een hersenspinsel. We zijn een maar paar miljard jaar verwijderd van de voorspelde Big Snap, dus zou deze werkelijk optreden, dan zouden we de gevolgen hiervan merken. Dus wacht nog even met alles verkopen wat je hebt. En van het leven genieten is altijd een goed idee, trouwens.

Dus: of we zijn buitengewoon bevoorrecht dat we de dans zijn ontsprongen, of, waarschijnlijker, zit er een behoorlijke fout in onze theorieën. Ik persoonlijk denk dat die fout in het naieve denken over ruimtetijd schuilt. Planck-kubusjes bestaan niet.

Bronnen
1. Max Tegmark, How unitary cosmology generalizes thermodynamics and solves the inflationary entropy problem, Arxiv.org (2011)

(Visionair.nl)
Death Makes Angels of us all
And gives us wings where we had shoulders
Smooth as raven' s claws...
pi_102677497
02-10-2011

Supercontinent in de maak

Over 250 miljoen jaar zullen Australië, Noord-Amerika, Eurazië en Afrika versmolten zijn tot één groot supercontinent op het noordelijk halfrond. Tenminste, als we de computermodellen van de aardwetenschappers Masaki Yoshida en Madhava Santosh moeten geloven.


Afbeelding: © Google Maps / NASA

Over 30 miljoen jaar zal Australië via land te bereiken zijn. Nog eens 220 miljoen jaar later zullen Australië, Noord-Amerika, Eurazië en Afrika zelfs versmolten zijn tot één groot supercontinent op het noordelijk halfrond.

Echt prettig toeven zal het er niet zijn, overigens. Door het extreme landklimaat dat er heerst zullen de binnenlanden uit onherbergzame woestijnen bestaan, terwijl de kusten geteisterd zullen worden door zware stormen. Alleen Antarctica of Zuid-Amerika doen niet mee met de fusie, maar blijven gewoon op hun huidige plek op de aardbol liggen.

Mantelpluim
Deze voorspelling van de toekomstige positie van onze aardschollen werd gedaan door de aardwetenschappers Masaki Yoshida van de Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology, en Madhava Santosh van de Kochi University in Japan. Zij kwamen tot hun conclusie door de beweging van de aardschollen die ronddrijven op de aardmantel met een computermodel te simuleren. Het model hield rekening met de temperatuur- en dichtheidsverschillen in de diepe aarde die het mantelmateriaal laten stromen en met de huidige positie, snelheid en bewegingsrichting van de aardschollen.

Twee scenario’s werden getest, met verschillende aannames voor de huidige dichtheidsverschillen in het binnenste van de aarde. Beide scenario’s resulteerden in het samensmelten van Australië, Noord-Amerika, Eurazië en Afrika op het noordelijk halfrond, en bij beide scenario’s kwamen Antarctica en Zuid-Amerika niet van hun plek. “Dit komt doordat zich zowel onder Zuid-Afrika als in het zuidelijke deel van de Grote Oceaan een enorme mantelpluim bevindt”, schrijven de onderzoekers. Deze pluimen – bestaande uit een opwellende stroom heet mantelgesteente – blokkeren de weg tussen het nieuwe supercontinent en de continenten Antarctica en Zuid-Amerika, waardoor de laatste twee op hun oude positie achterblijven.



Pangea
Als zich in de toekomst inderdaad een supercontinent zal vormen zou dat niet voor het eerst zijn. Het samenkomen en weer uit elkaar drijven van de aardschollen is een cyclisch proces. Platen botsen tegen elkaar aan en scheuren weer van elkaar los. De vorming van supercontinenten lijkt hierbij ongeveer eens in de 500 miljoen jaar voor te komen. Het laatste supercontinent werd ‘Pangea’ (“heel de aarde”) genoemd. Tweehonderd miljoen jaar geleden splitste het zich op in twee delen (Gondwana en Laurazië), die uiteindelijk op hun beurt weer uiteen zijn gevallen in onze huidige continenten.

Pangea Proxima
Andere aardwetenschappers hebben zich eerder ook al eens aan een voorspelling van de opbouw van het volgende supercontinent gewaagd. Zo verwacht Paul Hoffman van de Harvard Universiteit dat het uiteendrijven van Amerika en Europa/Afrika uiteindelijk zal resulteren in het botsen van de westkust van Amerika met de oostkust van Azië. Australië beweegt nu al noordwaarts, en zal tegen het nieuwe supercontinent aanbotsen. Het supercontinent dat zo ontstaat, Amazië, lijkt wel wat op de voorspelling van de Japanse onderzoekers, maar houdt geen rekening met de eerder genoemde mantelpluim die in de weg ligt in de het zuidelijke deel van de Grote Oceaan.


Ontwikkeling van het oude supercontinent Pangea naar het toekomstige supercontinent Pangea Proxima, volgens Christopher Scotese. Afbeelding: © C. R. Scotese, PALEOMAP Project

Ook Christopher Scotese van de Universiteit van Texas in Arlington voorspelde al eens een nieuw supercontinent over 250 miljoen jaar, dat hij ‘Pangea Proxima’ (“het volgende Pangea”) noemde. In eerste instantie noemde hij het Pangea Ultima (“het laatste Pangea”), maar toen hij zich realiseerde dat dat zou kunnen impliceren dat de cyclus daarna ophoudt gaf hij zijn schepping een andere naam. In Scotese’s scenario ontstaat er een subductiezone in de Atlantische Oceaan, zullen de Atlantische Oceaan en de Indische Oceaan zich sluiten, en zal Afrika – dat nu al op ramkoers ligt met Europa – flink doorstoten naar het noorden.

Drijvende krachten
Over de modellen van Yoshida en Santosh is Scotese weinig enthousiast. De onderzoekers gebruiken de huidige plaatbewegingen om het model op te starten, zetten daarmee de mantel in beweging, en denken daarmee het proces van plaattektoniek te kunnen simuleren, legt hij uit. Dan ga je er dus van uit dat alles gewoon doorgaat zoals het nu is. “Alsof je geblinddoekt de snelweg op gaat, en maar hoopt deze altijd rechtdoor blijft gaan. Ik denk niet dat je op die manier je eindbestemming veilig bereikt…”

Volgens Scotese worden plaatbewegingen aangedreven door het gewicht van duikende plaatranden bij de subductiezones, die de aardschol meetrekken, en door het omhoogkomen van nieuw oceaanmateriaal bij mid-oceanische ruggen, waardoor de aardschollen daar juist uit elkaar geduwd worden. “Die mechanismen worden volledig genegeerd”, zegt hij.


Krachten aan de plaatranden die een rol spelen bij het bewegen van de continenten. Afbeelding: © José F. Vigil, United States Geological Survey

Het ontstaan van het nieuwe supercontinent gaan wij in ieder geval niet meer meemaken. En welke voorspelling uiteindelijk de juiste zal blijken te zijn, zullen wij dan ook helaas nooit te weten komen.

Bronnen
Yoshida en Santosh (2011) Future supercontinent assembled in the northern hemisphere Terra Nova 23 333-338
Scotese The Paleomap Project (website, met plaatbewegingen uit het verleden en reconstructies voor de toekomst)

(Kennislink)
Death Makes Angels of us all
And gives us wings where we had shoulders
Smooth as raven' s claws...
pi_102798461
06-10-2011

Menselijke stamcellen met kloontechniek aangemaakt



Een team Amerikaanse wetenschappers is erin geslaagd menselijke pluripotente stamcellen aan te maken door eicellen te herprogrammeren met volwassen huidcellen. Over deze wetenschappelijke maar ethisch-controversiële doorbraak staat te lezen in het jongste nummer van het wetenschappelijke vakblad Nature.

Een team rond Scott Noggle en Dieter Egli van het New York Stem Cell Foundation Laboratory gebruikte een variant van de kloontechniek die in 1996 tot het schaap Dolly heeft geleid. De wetenschappers brachten in een menselijke eicel de kern van een huidcel van een volwassen donor - een diabetespatiënt - aan, maar behielden daarbij de kern van de eicel.

Chromosomen
Via de herprogrammering van die eicel verkregen de vorsers 13 gekloonde menselijke embryo's in een vroeg stadium en dus een gedeeltelijke kopie van de donor. Maar elk bezaten drie sets chromosomen in plaats van twee. Dit betekent dat ze abnormaal waren en niet levensvatbaar indien ingeplant in een baarmoeder.

Specifieke patiënten
Het betrof in dit geval ook pluripotente stamcellen: zij kunnen leiden tot meerdere soorten cellen van het menselijk organisme en dus tot behandeling van specifieke patiënten.

Voor een therapeutisch gebruik is evenwel het wegnemen van de extra set chromosomen nodig.

Fraude
Deze doorbraak komt het dichtst bij het werkelijk klonen van een mens. In 2004 berichtte een Zuid-Koreaanse vorser daarin te zijn geslaagd, maar achteraf bleek hij te hebben gefraudeerd.

In zijn editoriaal beklemtoont Nature dat Noggle en Egli zelf niet de controversiële term "klonen" gebruiken. (belga/sg)

(HLN)
Death Makes Angels of us all
And gives us wings where we had shoulders
Smooth as raven' s claws...
pi_102798534
05-10-2011

Onzichtbaar met nanobuisjes koolstof

Effect lijkt op luchtspiegeling
Door: Arnout Jaspers

Een doorzichtig vlies van nanobuisjes koolstof kan achterliggende voorwerpen laten verdwijnen door er stroom op te zetten.


© University of Texas
links: uitvergroting van het nanobuisjes materiaal. Midden: het vlies met de stroom uitgeschakeld. Rechts: het vlies wordt letterlijk gloeiend heet als er genoeg stroom doorheen gaat.

Iedereen kent het effect van een hete zomerdag: als je uitkijkt over een asfaltweg, lijkt de weg verderop onder water te staan. In feite zie je een golvende weerspiegeling van de lucht recht boven de weg. Dat komt omdat het donkere asfalt en de lucht er vlak boven in de zon gloeiend heet wordt. Licht in hete lucht heeft een iets andere brekingsindex dan koele lucht. Een lichtstraal van vlak boven de horizon, zal daarom een kromme baan volgen en van onderaf in ons oog terecht komen, zodat het lijkt alsof hij van de weg afkomstig is.

Drie natuurkundigen van de Universiteit van Texas hebben dit effect nu nagebootst met een flinterdun vlies van nanobuisjes koolstof. Het 0,002 millimeter dikke vlies hangt tussen twee elekroden, zodat er stroom doorheen kan lopen en het vlies heet wordt. Vlak bij het vlies warmt ook de lucht (of de vloeistof waarin het ondergedompeld is) op, zodat lichtstralen die onder een kleine hoek invallen, afgebogen worden en het lijkt alsof een stuk achtergrond op de plaats van het vlies staat, zodat het object erachter niet meer zichtbaar is.

Zo'n vlies van nanobuisjes is hier volgens de onderzoekers bij uitstek geschikt voor, omdat het vliegensvlug opwarmt en de warmte heel goed geleidt. Anderzijds, de enorme sterkte van de nanobuisjes – sterker dan staal – maakt het mogelijk om een uiterst dun vlies te gebruiken dat nauwelijks zichtbaar is. Een gram van dit vlies heeft een oppervlakte van 300 vierkante meter.

Hier staat een filmpje dat de werking van het vlies (onder water) demonstreert.

Overigens mikt het team van de universiteit van Texas op meer toepassingen dan een hulpstuk voor Harry Potter. Het vlies kan in een inert gas tot boven de 2000 graden verhit worden (in lucht tot 600 graden) en is door er wisselstroom door te sturen zeer snel te schakelen tussen 'aan' en 'uit', tot duizenden keren per seconde. Daarmee is de afbuigingshoek van het licht, maar ook van inkomende geluidsgolven, binnen zekere grenzen te sturen, en is het systeem misschien bruikbaar om sonar-golven in water te prodcueren

Mirage effect from thermally modulated transparent carbon nanotube sheets,
A. Aliev, Y. Gartstein and R. Baughman, IOP Publishing

(Wetenschap24.nl)
Death Makes Angels of us all
And gives us wings where we had shoulders
Smooth as raven' s claws...
pi_102806906
quote:
What if academics were as dumb as quacks with statistics?

We all like to laugh at quacks when they misuse basic statistics. But what if academics, en masse, deploy errors that are equally foolish? This week Sander Nieuwenhuis and colleagues publish a mighty torpedo in the journal Nature Neuroscience.

They’ve identified one direct, stark statistical error that is so widespread it appears in about half of all the published papers surveyed from the academic neuroscience research literature.

To understand the scale of this problem, first we have to understand the statistical error they’ve identified. This is slightly difficult, and it will take 400 words of pain. At the end, you will understand an important aspect of statistics better than half the professional university academics currently publishing in the field of neuroscience.

Let’s say you’re working on some nerve cells, measuring the frequency with which they fire. When you drop a chemical on them, they seem to fire more slowly. You’ve got some normal mice, and some mutant mice. You want to see if their cells are differently affected by the chemical. So you measure the firing rate before and after applying the chemical, first in the mutant mice, then in the normal mice.

When you drop the chemical on the mutant mice nerve cells, their firing rate drops, by 30%, say. With the number of mice you have (in your imaginary experiment) this difference is statistically significant, which means it is unlikely to be due to chance. That’s a useful finding which you can maybe publish. When you drop the chemical on the normal mice nerve cells, there is a bit of a drop in firing rate, but not as much – let’s say the drop is 15% – and this smaller drop doesn’t reach statistical significance.

But here is the catch. You can say that there is a statistically significant effect for your chemical reducing the firing rate in the mutant cells. And you can say there is no such statistically significant effect in the normal cells. But you cannot say that mutant cells and mormal cells respond to the chemical differently. To say that, you would have to do a third statistical test, specifically comparing the “difference in differences”, the difference between the chemical-induced change in firing rate for the normal cells against the chemical-induced change in the mutant cells.

Now, looking at the figures I’ve given you here (entirely made up, for our made up experiment) it’s very likely that this “difference in differences” would not be statistically significant, because the responses to the chemical only differ from each other by 15%, and we saw earlier that a drop of 15% on its own wasn’t enough to achieve statistical significance.

But in exactly this situation, academics in neuroscience papers are routinely claiming that they have found a difference in response, in every field imaginable, with all kinds of stimuli and interventions: comparing responses in younger versus older participants; in patients against normal volunteers; in one task against another; between different brain areas; and so on.

How often? Nieuwenhuis looked at 513 papers published in five prestigious neuroscience journals over two years. In half the 157 studies where this error could have been made, it was made. They broadened their search to 120 cellular and molecular articles in Nature Neuroscience, during 2009 and 2010: they found 25 studies committing this statistical fallacy, and not one single paper analysed differences in effect sizes correctly.

These errors are appearing throughout the most prestigious journals for the field of neuroscience. How can we explain that? Analysing data correctly, to identify a “difference in differences”, is a little tricksy, so thinking very generously, we might suggest that researchers worry it’s too longwinded for a paper, or too difficult for readers. Alternatively, perhaps less generously, we might decide it’s too tricky for the researchers themselves.

But the darkest thought of all is this: analysing a “difference in differences” properly is much less likely to give you a statistically significant result, and so it’s much less likely to produce the kind of positive finding you need to look good on your CV, get claps at conferences, and feel good in your belly. Seriously: I hope this is all just incompetence.
Volkorenbrood: "Geen quotes meer in jullie sigs gaarne."
pi_102944963
10-10-2011

'Mens die 1000 wordt, leeft nu al'



De eerste mens die 1000 wordt, is al onder ons. Dat zal ouderdomsprofessor Aubrey de Grey dinsdagavond betogen tijdens een lezing in Leiden. Door het oplossen van medische problemen zou dit mogelijk zijn. ,,Je kan nu bijvoorbeeld al knieën en ooglenzen vervangen als ze defect zijn. Er wordt gewerkt aan een kunstnier. Ouderdom is verval. Als je dat verval kan aanpakken, kunnen mensen in theorie heel oud worden'', zei maandag Rudi Westendorp, hoogleraar ouderengeneeskunde en directeur van de Leyden Academy on Vitality and Ageing, het instituut dat de lezing organiseert.

Westendorp zal zelf ook spreken op de lezing en neemt een iets conservatievere stelling in dan zijn collega. ,,Als je naar de demografische ontwikkeling kijkt, kan je afleiden dat de levensverwachting iedere 10 jaar met 3 jaar toeneemt. Kinderen die dit jaar geboren worden, worden dus ruim 100 jaar.''

Volgens Westendorp is het juist zaak om in dat licht naar de levensloop van die kinderen te kijken. ,,Dat we het nu hebben over een pensioenleeftijd van 65, 66, 67 jaar, dat gaat nergens over. We moeten kijken naar de mogelijkheid om tot 75 jaar te werken. Wat moeten die mensen anders allemaal doen in al die jaren die hun nog resten na hun pensionering?''

Sommige gezondheidsproblemen die in het verleden speelden, zijn nu geen issue meer. ,,100 jaar geleden werd Nederland volgebouwd met sanatoria. Al die gebouwen worden nu gebruikt als congrescentra omdat ze niet meer nodig zijn. Tuberculose is geen probleem meer. Zo werken we op dit moment ook aan oplossingen voor problemen als dementie. ,,We moeten alleen oppassen dat we niet doorschieten, dat we niet blijven behandelen tegen beter weten in.''

Overigens heeft Nederland het ooit beter gedaan op het gebied van levensverwachting. ,,We waren ooit koploper, maar die positie zijn we kwijtgeraakt. Dat komt vooral omdat we in Nederland veel te veel roken'', aldus Westendorp. Mensen in Japan hebben momenteel de hoogste levensverwachting.

(depers.nl)
Death Makes Angels of us all
And gives us wings where we had shoulders
Smooth as raven' s claws...
pi_103487018
19-10-2011

Einsteins examens

Einsteins absolute lichtsnelheid ligt sinds vorige maand onder vuur maar er lijken nog geen serieuze barsten in zijn werk te zitten. De speciale en algemene relativiteitstheorie uit 1905 en 1916 zijn inmiddels gangbare modellen en staan in het hart van de moderne natuurkunde. Einstein is de afgelopen honderd jaar al verschillende keren op examen gegaan. Een aantal toetsen der kritiek die hij wél heeft doorstaan.

De eerste ‘test’ die de relativiteitstheorie onderging was een astronomisch probleem uit de negentiende eeuw. In 1859 publiceerde de Franse wiskunde Urbain Le Verrier een boek waarin hij stelde dat Mercurius niet deed wat hij volgens de wetten van de klassieke mechanica zou moeten doen. Namelijk in een keurige ellips om de zon draaien. Le Verrier had de tijdstippen van de Mercuriusovergangen – wanneer de planeet voor de zon langs beweegt – van de voorgaande 150 jaar bestudeerd en zag dat de overgangen zich steeds net iets sneller begonnen dan verwacht.

Een deel van deze afwijking kon nog wel verklaard worden door zwaartekrachtsverstoringen van de andere planeten, die ook voorspeld worden door de oude wetten van Newton en Kepler. Maar het probleem was een kleine afwijking van zo’n honderdste van een graad per eeuw tussen de berekende en waargenomen planeetbeweging. Astronomen stonden voor een raadsel.


De wetten van Kepler zeggen dat planeten in een ellipsvorm rondom hun ster draaien. Maar door de zwaartekracht van andere planeten draait deze ellips zelf ook. Dit wordt precessie genoemd. Afbeelding: © Wikimedia/WillowW

Er werden een aantal oplossingen bedacht, inclusief het bestaan van een extra planeet dichtbij de zon. Die werd echter niet gevonden. En andere oplossingen leverden theoretische problemen op.
Toen Einstein op de proppen kwam met zijn relativiteitstheorie had hij echter wél een oplossing voor het inmiddels 50 jaar oude probleem. Hij zei dat de ruimtetijd rond de zon zo wordt vervormd dat er een afwijking ontstaat van de klassieke wetten. En hoe sterker het zwaartekrachtveld, des te sterker deze afwijking. Bovendien kon Einstein in zijn publicaties de afwijking precies berekenen. En daarmee leverde hij het eerste bewijs voor zijn theorie.

De zon buigt licht
Einsteins relativiteit voorspelt dat licht door zwaartekracht wordt beïnvloed. Dat was echter al langer bekend. De wetten van Newton voorspelden namelijk ook dat licht zou buigen onder invloed van de zwaartekracht. Alleen, Einstein stelde dat deze buiging twee keer zo sterk moest zijn.
Eind jaren ’10 van de vorige eeuw, toen er nog veel wetenschappers twijfels hadden bij Einsteins nieuwe theorie, probeerde de Engelsman Sir Arthur Eddington te achterhalen wie er in deze kwestie gelijk had, Newton of Einstein.


Bij een zonsverduistering staat de maan precies tussen den zon en aarde, waardoor de zon op een bepaalde plek op aarde niet meer te zien is. Meestal zijn er zo’n twee van deze verduisteringen per jaar.

Hij had het perfecte experiment in gedachten. En daarvoor had hij maar één kans die hij zou grijpen op 29 mei 1919. Wat hij nodig had was namelijk een zonsverduistering; als de maan voor de zon schuift en haar zo volledig verduistert. Het idee van het experiment was dat de zon genoeg massa heeft om sterlicht van achter de zon meetbaar te kunnen buigen. Wanneer de ster voor een veel verder object schuift zal dat object nét voordat hij achter de zon verdwijnt een klein beetje verschuiven.

Eddington moest dus net naast de zon naar de sterrenhemel kijken. Wat normaal gesproken onmogelijk is vanwege het verblindende licht van onze ster. Vandaar dat Eddington een zonsverduistering nodig had.

In het experiment wilde hij de zwaartekrachtsbuiging waarnemen bij sterren uit het heldere Hyaden-stelsel. De zon zou tijdens de verduistering zo dicht langs de Hyaden schuiven dat er volgens Einstein een verschuiving zou moeten plaatsvinden van zo’n 1,75 boogseconden. Newtons aloude wetten voorspelde de helft van die buiging.


Door de grote zwaartekracht van de zon wordt licht dat er net langs reist afgebogen. Dit effect is te meten tijdens een zonsverduistering. Afbeelding: © UnMuseum.org/Lee Krystek

Er werden twee teams van wetenschappers samengesteld om de eclips op twee verschillende plekken in de wereld te volgens. Een in Sobral, Brazilië, de ander in Príncipe, West-Afrika.

Uiteindelijk kwam Eddington terug in Londen en berekende wat de verschuiving was geweest. In Sobral was er een verschuiving geweest van bijna 2 boogseconden. In Príncipe kwam hij op 1,6 boogseconden uit. Ondanks een onzekerheid in de metingen concludeerde Eddington dat er maar één theorie de correcte kon zijn: de relativiteitstheorie van Einstein. Op 6 november 1919 publiceerde Eddington zijn resultaten en dat was voor velen hét bewijs dat Einstein op het goede spoor zat. Het haalde de voorpagina’s van de kranten over de hele wereld. Einstein was plots wereldberoemd.

Tijddilatatie
Een van de implicaties van wat Einstein publiceerde in 1905 is dat wanneer een persoon snel door de ruimte reist, de tijd voor dat voorwerp langzamer zal gaan. Dus wanneer je een klok meeneemt zal hij langzamer gaan tikken. Niet dat je daar als waarnemer iets van merkt, want jij zal zelf ook ‘langzamer’ waarnemen.

Op snelheden die wij hier op aarde bereiken is er nauwelijks sprake van deze tijddilatatie. Slechts wanneer je snelheid in de buurt van de lichtsnelheid begint te komen, wordt de tijdrek merkbaar.
Bedenk maar eens wat voor bizarre consequenties dit heeft. Een voorbeeld: Een astronaut die met 90 procent van de lichtsnelheid naar bijvoorbeeld Proxima Centauri zou reizen, doet daar in zijn eigen ervaring bijna 4,7 jaar over (de afstand tot die ster is 4,2 lichtjaar). Als hij bij aankomst meteen weer terugkeert zal bij binnen pakweg negen jaar na vertrek weer voet op aarde zetten, althans dat zegt zijn boordcomputer. Tot zijn grote verbazing is er op aarde ruim 21 jaar verstreken. Zijn tweelingbroer is ruim tien jaar ouder dan hijzelf!


Einsteins algemene relativiteitstheorie zegt dat wanneer je sneller reist, de tijd relatief steeds langzamer zal lopen. De grafiek laat de tijddilatatie ten opzichte van een stilstaande persoon zien. Reis je bijvoorbeeld met 85 procent van de lichtsnelheid, dan gaat de tijd twee keer zo langzaam. In de buurt van de lichtsnelheid staat de tijd bijna stil. Afbeelding: © Wikimedia/Alexander Preuss

Ik ga op vakantie en neem mee… een atoomklok!
In 1971 besloten de Amerikaanse wetenschappers Joseph Hafele en Richard Keatin Einstein op dit punt op de proef te stellen. Niet door naar Proxima Centauri te vliegen maar door simpelweg het vliegtuig te nemen. Het idee was dat als ze tweemaal rond de aarde zouden vliegen met commerciële vluchten er een meetbare tijddilatatie zou zijn ontstaan. Om dit te kunnen meten namen ze vier atoomklokken mee. Daarnaast lieten ze ook een atoomklok thuis in Washington.


Joseph Hafele en Richard Keating stappen in 1971 op het vliegtuig met hun vier atoomklokken. Afbeelding: © electricalfun.com

Op 4 oktober 1971 om 19:30u vertrok de eerste lading atoomklokken. Ze gingen oostwaarts, met de draaiing van de aarde mee. De dubbele wereldreis duurde iets meer dan 65 uur, waarvan ruim 41 uur lijnvluchten werd doorgebracht.
Ruim een week later, op 13 oktober, werd dezelfde lading klokken westwaarts gestuurd. Op een reis van ruim 80 uur, tweemaal rond de planeet.
Bij terugkomst in Washington vergeleken ze hun atoomklokken met klokken die op de grond waren achtergebleven. En wat bleek? De klokken die naar het oosten waren gereisd liepen gemiddeld 59 nanoseconden achter! Oftewel 59 miljardsten van een seconden. De klokken die naar het westen waren gegaan liepen 273 nanoseconden voor.

Waarom kan tijd sneller gaan?
De relativiteitstheorie stelt dat de tijd langzamer gaat wanneer je sneller beweegt. Nu lijkt dat tegenstrijdig met het experiment van Hafele en Keating waarin hun klokken op één van de reizen juist tijd wonnen. Hoe zit dat?
Het punt is dat als wij ‘stilstaan’ op aarde ook bewegen. Bedenk dat als je in je strandstoel ligt in Equador (op de evenaar), je alleen al door de draaiing van de aarde een snelheid hebt van zo’n 1670 km/h!
Een vliegtuig dat richting het westen gaat, vliegt precies tegen deze aardse draaiing in. Omdat iemand in dat vliegtuig daarom een lagere snelheid heeft dan iedereen op de grond, gaat zijn tijd volgens Einstein juist sneller.
Hafele en Keating berekende hoeveel tijd ze volgens de relativeitstheorie zouden moeten hebben gewonnen of verloren en tot hun grote vreugde kwam het overeen met het tijdsverschil van hun reizende atoomklokken.

Hafele en Keating probeerden hun eigen resultaten vervolgens ook te ontkrachten. Ze gingen na of hun atoomklokken misschien op andere manier waren beïnvloed. In hun artikel staat te lezen dat druk en temperatuur geen systematische fout produceren in de atoomklokken, de klokken extreem goed bestand zijn tegen acceleratie en ze driedubbel afgeschermd waren tegen kosmische straling.
De twee Amerikanen wisten het zeker. De verloren en gewonnen nanoseconden waren afkomstig uit relativistische effecten. En Einstein was niet van zijn troon gestoten.

Ondertussen is tijddilatatie ook aangetoond in deeltjes die razendsnel rondjes maken in deeltjesversnellers op aarde.

Laatste examen
De laatste bevestiging van de theorie van Einstein kwam vorige maand uit Denemarken. Van wetenschappers van het Dark Cosmology Centre binnen het Niels Bohr-instituut van de Universiteit van Kopenhagen. Ze presenteerden hun resultaten in het blad Nature.

De algemene relativiteitstheorie is Einsteins model voor zwaartekracht en stelt dat licht niet alleen gebogen wordt door deze kracht, maar ook op een andere manier wordt beïnvloed. Gaat licht namelijk vanuit een omgeving met een grote zwaartekracht naar een laag zwaartekrachtveld, dan wordt de golflengte langer. Het licht zal daarom in het zichtbare spectrum ‘dichter bij het rood’ komen te liggen. Daarom wordt van een gravitationele roodverschuiving gesproken.


Sterrenstelsels zijn vaak gebundeld in clusters, die wel duizenden stelsels kunnen bevatten. Elk puntje hier is een sterrenstelsel. Afbeelding: © Hubble Space Telescope

De Denen hebben deze roodverschuiving gemeten van extreem verre clusters van sterrenstelsels. En vooral naar het verschil tussen de roodverschuiving van stelsels in het midden en aan de rand van zo’n cluster.

De redenering is dat het licht afkomstig van het midden van het cluster, door de zwaartekracht van het cluster verder naar het rood verschoven is dan het licht van de rand van het cluster.
Ze namen 7800 clusters onder de loep. En inderdaad, de binnenste stelsels waren roder dan de buitenste. De wetenschappers schrijven dat de algemene relativiteitstheorie van Einstein nu eindelijk voor het eerst op kosmische schaal is getest. En daarmee is Einstein dus alweer geslaagd.

Bronnen
Sneller-dan-het-licht-deeltjes gevonden? – Kennislink.nl
F. Dyson, A. Eddington en C. Davidson, A Determination of the Deflection of Light by the Sun’s Gravitational Field, from Observations Made at the Total Eclipse of May 29, 1919, Philosophical Transactions of the Royal Society A, 1920
J. Hafele en R. Keating, Aroud-the-World Atomic Clocks: Observed Relativitsic Time Gains, Science, 1972
‘May 29, 1919: A Major Eclipse, Relatively Speaking’ – Wired.com
R. Wojtak, S. Hansen, J. Hjorth, Gravitational redshift of galaxies in clusters as predicted by general relativity, Nature, 2011

(Kennislink)
Death Makes Angels of us all
And gives us wings where we had shoulders
Smooth as raven' s claws...
pi_104278860
11-11-2011

Eredoctoraat voor Mythbusters

Adam Savage en Jamie Hyneman, het presentatieduo van het populaire televisieprogramma Mythbusters, krijgen een eredoctoraat van de Universiteit Twente.


Foto: Gamer.nl

Ze worden geëerd voor de bijzonder manier waarop ze jonge mensen enthousiast maken voor wetenschap en techniek.

In Mythbusters worden op wetenschappelijke manier stunts en experimenten uitgevoerd. Adam Savage is op 25 november tijdens de 50e Dies Natalis van de Universiteit Twente aanwezig om het eredoctoraat in ontvangst te nemen, zo is vrijdag bekendgemaakt.

.
Busted

In hun programma, dat wordt uitgezonden op Discovery, proberen Savage en Hyneman de waarheid te achterhalen achter populaire mythes, legendes en sterke verhalen.

Aan de hand van experimenten concluderen ze vervolgens of de mythe waar is of complete onzin (busted). De serie laat zien dat wetenschap leuk, informatief en inspirerend kan zijn.

Voor scholieren en studenten verzorgt Savage op 24 november een presentatie over Mythbusters.

© ANP

(nu.nl)
Death Makes Angels of us all
And gives us wings where we had shoulders
Smooth as raven' s claws...
pi_104385078
14-11-2011

1 op 5 'levende planten' kan nog communiceren



Niet alle 'patiënten in vegetatieve staat' kunnen niet denken of communiceren. Uit een analyse van hersenscans van 16 patiënten blijkt dat één op vijf dat wél nog zou kunnen. Patiënten in vegetatieve staat worden ook wel eens levende planten genoemd, omdat ze wel nog leven maar voor de rest niets kunnen en op niets (kunnen) reageren.

Voor de test werden 16 patiënten bezocht, in Cambridge en in Luik. De wetenschappers brachten daarvoor een draagbare EEG-scanner mee en vroegen de patiënten zich in te beelden hun rechterhand te bewegen en te wiebelen met de tenen. Fysiek is het uitgesloten dat de patiënten dit kunnen, maar het was de wetenschappers om de hersenreacties te doen.

En die kregen ze: drie van de zestien patiënten produceerden betekenisvolle hersengolven, wat zoveel betekent als dat ze de vragen verstonden en er zelfs op konden reageren.

Van vegetatieve patiënten was al bekend dat ze 'wakkere periodes' hebben, ook al zijn ze zich niet bewust van zichzelf of hun omgeving.

MRI vs EEG
Eerdere onderzoeken met MRI-scans toonden al aan dat niet alle ogenschijnlijke planten ook écht 'planten' zijn. MRI-scans hebben echter twee nadelen: ze zijn duur én de resultaten zijn moeilijk te interpreteren. Patiënten die metalen implantaten hebben na ernstige verwondingen zijn ook sowieso uitgesloten voor MRI-scans. EEG-scans lijken dan ook de oplossing.

"Het is de manier om alle vegetatieve patiënten te bereiken", legt professor Adrian Owen van de universiteit in Cambridge uit.

Wat doen?
De vraag is nu wat er zal gebeuren met deze 'ontdekking'. Volgens de wetenschappers kan het de manier veranderen waarop bewustzijnsproblemen worden geclassificeerd. Ook kan het helpen bij de bepaling of deze patiënten nog willen leven en zo ja, wat ze al dan niet graag hebben.

Levenskwaliteit
'Opgesloten' patiënten, personen die niet kunnen communiceren of bewegen, vinden het leven toch nog de moeite waard, zo bleek uit vorig onderzoek. Zeggen dat deze 'levende planten' geen levenslust hebben of dat het hen niet uitmaakt of ze leven of niet, klopt dus niet.

Paradox
"Er lijkt niets erger dan je van niets bewust zijn, maar dat hoeft niet zo te zijn. Wie zich van niets bewust is, kan ook geen pijn lijden. Maar het tegenovergestelde klopt wel: wie zich wél bewust is, kan net ondraaglijk lijden. Is het dan eerlijk dat wie 'weinig levenskwaliteit' heeft, geen middelen meer krijgt? Wie de wens uitdrukt te leven, mag die dat dan? We hebben dringend richtlijnen nodig voor levensverlengende behandelingen", argumenteert directeur Julian Savulescu van het centrum voor neuroethica in Oxford.

"Belangrijker is dat er misschien een simpele, praktische manier bestaat om vegetatieve patiënten te helpen communiceren", concludeert professor klinische neurowetenschappen Paul Matthews. (edp)

(HLN)
Death Makes Angels of us all
And gives us wings where we had shoulders
Smooth as raven' s claws...
pi_104385129
14-11-2011

Robbert Dijkgraaf naar Institute for Advanced Study in Princeton



President Robbert Dijkgraaf van de Koninklijke Nederlandse Akademie van Wetenschappen wordt per 1 juli 2012 directeur van het Institute for Advanced Study in Princeton (IAS), Verenigde Staten. Het is de tweede keer in de ruim tachtigjarige historie van het instituut dat een niet-Amerikaan deze eer te beurt valt. Het IAS geniet wereldfaam, niet in de laatste plaats doordat 27 Nobelprijswinnaars, waaronder Albert Einstein, aan het instituut verbonden waren.

Als directeur van het IAS zal Robbert Dijkgraaf – conform de traditie van dat ambt – bestuurlijke taken en onderzoekswerk combineren. Dijkgraaf heeft een lange relatie met het instituut. Begin jaren negentig was hij er werkzaam en in 2002 keerde hij er voor korte tijd terug. Het Institute for Advanced Study is het kloppend hart van Robbert Dijkgraafs onderzoeksgebied: de snaartheorie.

(allesoversterrenkunde)
Death Makes Angels of us all
And gives us wings where we had shoulders
Smooth as raven' s claws...
pi_104426349
15-11-2011

Kwantummechanica na tachtig jaar opgevolgd door nieuwe theorie?

Al tachtig jaar wordt kwantummechanica geplaagd door iets vreemds: een ‘waarnemer’ die een kwantumgolffunctie doet instorten en zo een wazig deeltje vastlegt op één plaats. Een nieuwe theorie slaagt er in om voor het eerst in tachtig jaar hier komaf mee te maken.


Waarschijnlijkheidgolven in een kwantumomheining.

Gapend gat in de kwantummechanica
Al bijna een eeuw is kwantummechanica zowel de succesvolste als meest raadselachtige theorie van de moderne wetenschap. We kunnen door kwantummechanische formules te gebruiken een werkelijk ongeëvenaarde nauwkeurigheid bereiken bij het voorspellen van natuurkundige fenomenen. Kwantummechanica was verantwoordelijk voor de komst van moderne techniek zoals halfgeleiders (dus computers), lasers en nog veel meer. Kwantummechanica bevat echter een groot gat: het is onbekend door wat voor proces precies golffuncties ineenstorten. Om dit raadsel op te lossen zijn tientallen zogeheten ‘interpretaties’ van de kwantummechanica bedacht, die echter geen van allen op dit moment door experimenten bevestigd of verworpen kunnen worden. Weinig bevredigend uiteraard.

Tijd voor de kettingzaag in het oerwoud aan kwantuminterpretaties
Meerdere Nobelprijswinnaars hebben opgeroepen dit storende gat in kwantummechanica te dichten, in Nederland Gerardus ‘t Hoofd en in de VS Steven Weinberg, die kort geleden een blauwdruk heeft gepubliceerd van hoe een dergelijke ‘verbeterde’ kwantummechanica er uit zal komen te zien. Er zijn al eerder pogingen gedaan om kwantummechanica te verbeteren, maar een nieuwe theorie, mede ontwikkeld door Weinberg, krijgt veel belangstelling. De nieuwe theorie is namelijk naadloos verweven met Einsteins speciale relativiteitstheorie. Tot nu toe zijn kwantummechanica en de algemene relativiteitstheorie van elkaar losstaande theorieën. De algemene relativiteitstheorie levert de ‘achtergrond’ waarop de kwantummechanica zich afspeelt.

“Zoals veel fysici heb ik gedurende mijn gehele carrière kwantummechanica gebruikt en luchtig de fundamentele vragen over haar betekenis genegeerd. Dit wel met een knagend gevoel dat er iest is dat ik zou moeten begrijpen,” aldus Weinberg. “Als deze verfijning blijkt te kloppen, zou veel van de spookachtigheid die nog steeds kwantummechanica omringt wegsmelten.”

Als subatomaire deeltjes (en wat dat betreft: soms zelfs moleculen) niet worden gemeten, gedragen ze zich als een waarschijnlijkheidwolk. Ze zijn dan tegelijkertijd op alle plaatsen in deze wolk. Deze wolk wordt weergegeven door een golffunctie, die zich uitbreidt in de ruimte. Als er een meting wordt uitgevoerd, klapt de waarschijnlijkheidsfunctie echter ineen en zien we alleen het deeltje op een precieze plaats, nooit de wazige golf zelf. De hamvraag is natuurlijk: hoe kan een deeltje weten of het al dan niet in de gaten wordt gehouden? En waarom verandert het waarnemen van het deeltje zijn gedrag? Onzinnige vragen, zegt de Kopenhaagse interpretatie en de meeste fysici. Weinberg en de zijnen (en ondergetekende) zijn het hier hartgrondig mee oneens.

Ze stellen dat het inklappen van de golffunctie een toevalsproces is en dat deze domweg waarschijnlijker is als een meting wordt uitgevoerd. Tot nu toe slaagden ze er echter niet in hun theorie in overeenstemming te brengen met de speciale relativiteitstheorie. Dit jaar is Daniel Bedingham (die naast zijn baan in de financiële sector bijklust als natuurkundige aan het Imperial College van Londen, een manier op het spoor gekomen om dat voor elkaar te krijgen. Zijn theorie is een afgeleide van GRW, een theorie die genoemd is naar de mensen die deze in 1986 ontwikkeld hebben, GianCarlo Ghirardi, Alberto Rimini en Tullio Weber.

Wat houdt GRW in?
GRW zegt dat een kwantumcollaps extreem zeldzaam is voor een individueel deeltje, maar dat een actuele meting uitvoeren op een deeltje het deeltje dwingt een wisselwerking aan de gaan met de meetapparatuur. Het deeltje raakt zo verstrengeld (entangled). Omdat er zoveel atomen in de meetapparatuur voorkomen – een gram waterstof bevat bijvoorbeeld een onvoorstelbare 6,02 * 1023 atomen – is de kans vrijwel 1 dat er tijdens de meting een kwantumfunctie implodeert. Er is zo geen spookachtig effect nodig om het kwantumdeeltje in elkaar te laten storten.

In 1989 verfijnde Philip Pearle van het Hamilton College in Clinton, New York, GRW tot een andere theorie: continuous spontaneous localisation (CSL)[1]. CSL stelt dat de toevallige fluctuaties die bij toeval de golffuncties in laten storten, horen bij een soort veld dat het hele heelal vult en varieert over de ruimte en tijd. Helaas lukte het maar niet om CSL in overeenstemming te brengen met de speciale relativiteitstheorie. Slecht nieuws, uiteraard, want ook voor de speciale relativiteitstheorie zijn er geen uitzonderingen bekend. Vreemde knikpunten in de golffuncties zouden een oneindige hoeveelheid energie in het universum dumpen. We weten dat golffuncties dat niet doen (anders was het heelal allang ingestort tot een zwart gat).

Bedingham is er nu in geslaagd om CSL relativistisch te maken, wat de oneindigheden elimineert. Het fluctuerende veld werkt niet direct op de golffuncties, maar op een ‘tussenliggend’ veld dat de effecten gladstrijkt en zo de scherpe fluctuaties stopt. Bedingham’s idee beschrijft nu niet alleen de deeltjes zelf, maar ook de krachten tussen de deeltjes – een must voor elke theorie die kwantummechanica wil vervangen. Ghirardi is een van de mensen die nu met Bedingham het relativistische collapsmodel verder onderzoekt
.

Theorie kan nu worden getest
Stefan Nimmrichter van de vooraanstaande onderzoeksgroep kwantumfysica van de universiteit van Wenen (zij zijn de groep die kwantumverstrengeling voor het eerst over grote afstanden hebben aangetoond) stelt nu een experiment voor om te toetsen of de theorie klopt. Als twee golffuncties met elkaar in contact komen, kunnen ze met elkaar interfereren – elkaar uitdoven of juist versterken. Tot dusver ouwe koek, dit is al begin negentiende eeuw door Young aangetoond. Nimmrichter stelt nu echter voor om te onderzoeken wat voor interferentiepatronen worden geproduceerd als twee wolkjes atomen met elkaar interfereren. Details in [2].

Bronnen:
1. Philip Pearle, Combining stochastic dynamical state-vector reduction with spontaneous localization. Physical Review A (1986) (paywall)
2. Stefan Nimmrichter et al., Testing spontaneous localization theories with matter-wave interferometry, Physical Review A (2011) (gratis toegankelijk)

(Visionair.nl)
Death Makes Angels of us all
And gives us wings where we had shoulders
Smooth as raven' s claws...
pi_104614404
18-11-2011

Museum stelt stukjes hersenen van Einstein tentoon



Amerikanen kunnen zich vergapen aan stukjes hersenen van een superbrein. Een medisch museum in Philadelphia stelt lapjes hersenen van Albert Einstein tentoon. Het gaat om een gift van Lucy Rorke-Adams, een 82-jarige neuropatholoog die 47 jaar werkzaam was in het kinderziekenhuis van Philadelphia.

Ze wil dat de stukjes hersenen van het genie in optimale omstandigheden bewaard blijven. Volgens Lucy was het brein van de wetenschapper "nog jong" toen hij in 1955 op 76-jarige leeftijd overleed. Ze kreeg de stukjes hersenen van een collega in de jaren zeventig.

Het grootste deel van de hersenen van de natuurkundige bevindt zich nog steeds in het University Medical Center van Princeton waar een autopsie op de hersenen van de Nobelprijswinnaar uitgevoerd werd, schrijft The Philadelphia Inquirer. (vsv)



(HLN)
Death Makes Angels of us all
And gives us wings where we had shoulders
Smooth as raven' s claws...
pi_104615101
18-11-2011

Neutrino's na tweede test opnieuw sneller dan het licht


© afp

Wetenschappers van de Europese Organisatie voor Kernonderzoek (CERN) hebben opnieuw vastgesteld dat het minuscuul deeltje neutrino sneller gaat dan het licht.

Het CERN kwam afgelopen september al tot die conclusie. De ontdekking stuitte toen echter op wereldwijd wantrouwen, want ze ondermijnt de relativiteitstheorie van Albert Einstein. Hij dacht dat niets sneller was dan het licht, dat met 300.000 kilometer per seconde afstanden aflegt.

De ontdekking was dus wereldnieuws maar riep tegelijkertijd vragen op over de juistheid van de metingen. Ook professor Stephen Hawking, de bekendste natuurkundige ter wereld, pleitte voor extra experimenten en verduidelijkingen.

En die zijn intussen gebeurd. De onderzoekers wijzigden het experiment lichtjes en stuurden opnieuw neutrino's van Genève naar een laboratorium in het Italiaanse San Grasso.

De deeltjes legden de ondergrondse afstand van 732 kilometer opnieuw nanoseconden sneller af dan de snelheid van het licht. (adha)

(HLN)
Death Makes Angels of us all
And gives us wings where we had shoulders
Smooth as raven' s claws...
pi_104615176
20-11-2011

Wetenschappers creëren licht uit vacuüm

Wetenschappers hebben aangetoond dat fotonen, de deeltjes van licht, uit vacuüm gemaakt kunnen worden. Daarmee bewijzen ze een oude kwantumtheorie waarin werd beweerd dat in vacuüm 'virtuele deeltjes' kunnen bestaan.

Voor het onderzoek, uitgevoerd door een Zweedse universiteit, werd een magnetisch veld gebruikt dat miljarden keren per seconde van richting werd veranderd. Dit werd vervolgens gebruikt als aandrijving voor een apparaat dat gevoelig is voor magnetisme. Door de resulterende vibraties werd een snelheid gesimuleerd die is vastgesteld op 25 procent van de lichtsnelheid. Het geheel functioneert volgens de wetenschappers als een soort vibrerende spiegel, waar de virtuele deeltjes tegenaan botsten. Virtuele deeltjes is een beschrijving van een fenomeen waarbij deeltjes in een vacuüm spontaan ontstaan en weer verdwijnen. De spiegel waar de fotonen tegenaan botsten gaven de deeltjes voldoende energie om ze te laten materialiseren, waarna deze gedetecteerd konden worden.

Door het experiment verschenen paren van fotonen in het vacuüm, waarmee een oude kwantumtheorie werd bewezen. Veertig jaar geleden claimden natuurkundigen al dat een dergelijk experiment deeltjes zou moeten genereren in een vacuüm. Het zou ook mogelijk moeten zijn om andere deeltjes, zoals protonen te laten verschijnen. Echter, omdat deze massa hebben, is er meer energie nodig om deze te laten materialiseren, iets wat op dit moment nog niet mogelijk is.

Zogenaamde kwantumfluctuaties in een vacuüm, die het verschijnen en verdwijnen van deeltjes voorspellen, zijn onderdeel van een kwantumtheorie die werd beschreven door Werner Heisenberg, die wordt gezien als een van de grondleggers van het onderzoeksveld. Een effect van virtuele deeltjes werd al eerder bewezen door Nederlandse onderzoekers in een Philips-lab, die twee metalen platen in een vacuüm plaatsten. Ondanks de afwezigheid van een externe energiebron, kon er toch een meetbare kracht tussen de twee platen gemeten worden, dat werd toegeschreven aan de effecten van virtuele deeltjes.



(Tweakers.net)
Death Makes Angels of us all
And gives us wings where we had shoulders
Smooth as raven' s claws...
pi_104708654
23-11-2011

Is dit de toekomst? Emails en sms'jes rechtstreeks op je oog



Schermen zijn zó twintigste eeuw. Een internationaal team van wetenschappers is momenteel druk aan het werk aan de volgende stap in de digitale projectietechnologie: een contactlens die emails, sms'jes en allerhande andere info meteen op het retina projecteert. Say what?

De wetenschappers zijn er nog lang niet, hoewel onlangs wel een belangrijke stap gemaakt werd. Een primitief prototype werd getest op konijnen en bleek veilig te zijn. Het prototype bestond uit een lens met een LED-lampje en een ronde antenne.

Omdat het menselijke oog normaal gezien niet kan focussen op iets wat heel dichtbij is, hebben de wetenschappers ook een tweede lens gemaakt om het licht van de LED-lamp te kunnen focussen.

De lens zal slechts 1 pixel kunnen tonen en omdat ze gemaakt wordt van harde plastic zal de luchttoevoer naar het oog worden verhinderd. Daarom kan de lens momenteel maar enkele minuten aangedaan worden. Maar wetenschappers zijn ervan overtuigd dat ze die nadelen kunnen wegwerken. Wie weet doen we het binnen enkele tientallen jaren allemaal zoals The Terminator! (hlnsydney/adb)

(HLN)
Death Makes Angels of us all
And gives us wings where we had shoulders
Smooth as raven' s claws...
pi_104753252
19-11-2011

196: een deksels lastig getal

727, 1991 en 38483 zijn voorbeelden van palindroomgetallen: getallen die van links naar rechts gelezen hetzelfde zijn als van rechts naar links. In 1938 bedacht iemand een leuke puzzel over palindromen, die tot op de dag van vandaag onopgelost is.
Meetsysteem.

Pa, al ski jij, ik slaap.
Baas, neem een racecar, neem een Saab.
‘De mooie zeeman nam Anna mee’, zei oom Ed.

In het kader hiernaast zie je vier voorbeelden van palindromen, woorden of zinnen die van links naar rechts gelezen hetzelfde zijn als van rechts naar links. Ook getallen kunnen palindromen zijn, zoals 11 en 93839. Daarmee zijn leuke puzzels te bedenken die zelfs leiden tot serieus wiskundig onderzoek.

Begin bijvoorbeeld met een positief geheel getal van ten minste twee cijfers, bijvoorbeeld 59. Tel er het getal bij op dat je krijgt door de cijfers achterstevoren op te schrijven. In dit geval krijg je dus 59 + 95 = 154. Doe hiermee weer hetzelfde, dus 154 + 451 = 605, en nog eens: 605 + 506 = 1111. Stop zodra je een palindroomgetal hebt. Met begingetal 64 is zo’n palindroom dus in drie stappen bereikt. Bij bijvoorbeeld 183 heb je vier stappen nodig: 183 + 381 = 564, 564 + 465 = 1029, 1029 + 9201 = 10230, 10230 + (0)3201 = 13431.

Het palindroomprobleem luidt als volgt: kom je met dit rekenrecept bij elk startgetal op den duur altijd bij een palindroomgetal? Een makkelijk te begrijpen vraag, maar tot op heden heeft niemand de vraag sluitend kunnen beantwoorden. Er zijn relatief kleine getallen waarvan we niet weten of er op een gegeven moment een palindroom wordt bereikt. Het kleinste hardnekkige getal is 196 en het palindroomprobleem wordt daarom soms ook het 196-probleem genoemd. Omdat we van 196 niet weten of dit op den duur tot een palindroom leidt, geldt hetzelfde uiteraard voor 691, het omgekeerde van 196. In totaal zijn er dertien driecijferige getallen waarvan we niet weten hoe het afloopt. Naast 196 en 691 zijn dat 295 en 592, 394 en 493, 689 en 986, 788 en 887, 879 en 978, en 790.

[img]Vijf jaar geleden waren er al meer dan zeven miljoen stappen doorgerekend met startgetal 196[/img]

Geschiedenis
Voor zover bekend dook het palindroomprobleem in 1938 voor het eerst op in een artikel getiteld ‘Sujets d’étude’ van Derrick Henry Lehmer in Sphinx, een Franstalig Belgisch tijdschrift over recreatieve wiskunde dat heeft bestaan van 1931 tot 1939.

Lehmer rekende – in die tijd natuurlijk zonder rekenmachine – met startgetal 196 niet minder dan 73 stappen door. Deze noeste arbeid leidde tot het 35-cijferige getal 45747660392013285659330918416673654; toen gaf hij het op. Tegenwoordig is het doorrekenen van 73 iteraties niet moeilijk meer. Een computerprogramma geeft met startgetal 196 na 73 stappen het volgende resultaat: 45747659181913285659330927106673654. Blijkbaar had Lehmer onderweg ergens een rekenfoutje gemaakt.

In 1967 werd er opnieuw over het probleem geschreven in het artikel ‘Palindromes by Addition’ door Charles W. Trigg, in Mathematics Magazine. En in 1979 verscheen de puzzel in een Japans tijdschrift. Maar echte bekendheid kreeg het 196-probleem dankzij de populaire column ‘Mathematical Games’ van Martin Gardner in Scientific American.

Wordt het 196-probleem ooit opgelost?
Vijf jaar geleden waren er al meer dan zeven miljoen stappen doorgerekend met startgetal 196. Het resultaat na zoveel iteraties is een getal van meer dan drie miljoen cijfers. En het is nog steeds geen palindroom. Gaat het er ooit nog van komen? Er zijn redenen om te geloven van niet.

Lychrel-getallen
Een Lychrel-getal is een natuurlijk getal dat met het proces ‘getal omdraaien en optellen’ zoals beschreven in dit artikel, nooit uitkomt op een palindroom. De naam Lychrel werd voorgesteld door Wade VanLandingham en is niet helemaal een anagram van de naam van zijn vriendin Cheryl. Van geen enkel getal is zeker dat het een Lychrel-getal is; het palindroomprobleem is immers een open probleem in de getaltheorie. Maar er zijn wel getallen waarvan wordt vermoed dat die ‘Lychrel’ zijn; het kleinste is 196. Hoe de rij vermoedelijke Lychrel-getallen verder gaat, is hier te zien.

Kijk eens hoeveel procent van alle natuurlijke getallen bestaande uit een vast aantal cijfers, een palindroomgetal is. Noteer de fractie palindromen dat uit n cijfers bestaat als p(n). Er geldt dat p(1) = 1, álle ééncijferige getallen zijn immers palindromen.

Van de 90 tweecijferige getallen (10 tot en met 99) zijn er 9 een palindroom (11, 22, 33, 44, 55, 66, 77, 88 en 99), dus p(2) = 0,1. Verder geldt dat p(3) = 0,1, p(4) = 0,01, p(5) = 0,01 en p(6) = 0,001.

Je kunt bewijzen dat als n even is, zeg n = 2k, geldt dat p(2k) = 1/10k. En als n oneven is, zeg n = 2k + 1, dan is p(2k + 1) = 1/10k. Dus als het aantal cijfers van een getal met twee toeneemt, neemt de fractie palindromen af met een factor 10.

De huidige stand van het getal 196 is, zoals we al schreven, een getal van meer dan drie miljoen cijfers (na meer dan zeven miljoen iteraties). Van alle drie-miljoen-cijferige getallen is de fractie palindromen 1/101.500.000: bijna nul. Maar toch: palindromen bestaan, en dus staat de deur nog altijd op een kier: het is niet onmogelijk dat 196 op een goed moment op een palindroom uitkomt.

Wetenschap of recreatie?
Waarom maken wiskundigen zich druk om zulke rekensommetjes? Natuurlijk is het palindroomprobleem voor veel wiskundigen een recreatieve bezigheid, maar er is meer. De moderne wiskunde is een bouwwerk dat uit meerdere lagen bestaat. Achter een ogenschijnlijk onzinnig vraagstuk – zoals het 196-probleem, maar bijvoorbeeld ook het Collatz-probleem – gaat vaak een wereld van diepe ideeën schuil.

Als zo’n probleem wordt opgelost, kan dat gevolgen hebben voor andere lagen uit het wiskundig bouwwerk. En dat dat hele bouwwerk nuttig is voor onze welvaart, is onomstotelijk vastgesteld: het hele internet zou er zonder de grafentheorie niet zijn, het beveiligen van websites is mogelijk dankzij priemgetallen, en GPS-systemen hebben we dankzij de relativiteitstheorie.

(Kennislink)
Death Makes Angels of us all
And gives us wings where we had shoulders
Smooth as raven' s claws...
pi_104956521
28-11-2011

Hersenbeschadigingen sneller zichtbaar met 'DTI'



'Diffusion Tensor Imaging' of kortweg DTI, is een nieuwe scantechniek die de diagnose van hersenaandoeningen aanzienlijk zou kunnen versnellen omdat kleine beschadigingen vaak niet zichtbaar zijn op MRI-scans, waardoor hersengebieden onterecht intact worden verklaard.

Met deze nieuwe technologie hopen neurologen hersenaandoeningen als dementie en parkinsonisme (gelijkend op Parkinson, maar niet veroorzaakt door degeneratie van zenuwcellen) sneller op het spoor te zijn en zo hopelijk ook te kunnen uitstellen of zelfs helemaal voorkomen.

DTI
'Diffusion Tensor Imaging' wordt onderzocht door twee Nijmeegse neurowetenschappers die morgen en woensdag zullen promoveren op hun bevindingen. Frank-Erik de Leeuw legt uit: "Hersengebieden die met andere scans intact lijken, blijken met de preciezere scanformule toch kleine beschadigingen te vertonen die worden opgelopen als gevolg van stoornissen in de doorbloeding van de hersenen. Bij meer dan 90 procent van mensen ouder dan 60 jaar wordt deze schade vastgesteld".

Hij gaat verder: "Nu deze beschadigingen eerder kunnen worden vastgesteld, kunnen onderzoekers uitzoeken of mensen ook in een vroeger stadium moeten worden behandeld. De aandoening zal daardoor wellicht kunnen worden uitgesteld of misschien zelfs helemaal voorkomen". (anp/lf)

(HLN)
Death Makes Angels of us all
And gives us wings where we had shoulders
Smooth as raven' s claws...
pi_105041421
30-11-2011

Wetenschappers printen botten

Bot printen, het klinkt raar, maar is binnenkort echt mogelijk met behulp van een 3D-printer.



Onderzoekers van de Washington State University hebben succesvolle tests gedaan met het printen van botachtig materiaal als ondersteuning voor het groeien van echt bot.

Het onderzoek van de tests verschijnt in het decembernummer van het tijdschrift Dental Materials.

De 3D-printer voor het onderzoek wordt normaal gebruikt om vormen in metaal te printen. Om bot te printen, moesten de ingenieurs van het onderzoeksteam de printer eerst ombouwen om het bot-achtige materiaal mee te kunnen printen.

Steiger

Door het uitgeprinte 'bot' te koppelen aan echt bot, fungeert het printwerk als een soort steiger - een matrix - voor het nieuwe bot om te groeien. Uiteindelijk lost de steiger op zonder nadelige gevolgen voor de patiënt.

Belangrijk onderdeel van het onderzoek was het vinden van de juiste samenstelling van het 'steigermateriaal' calciumfosfaat waardoor het echte bot sneller aan zou groeien. Toevoeging van silica en zinkoxide maakten het materiaal sterker en de groeisnelheid van de echte botcellen in de steiger groter.

Resultaten

De auteurs doen verslag van succesvolle tests in het laboratorium - in vitro - en zien nu ook al veelbelovende resultaten bij ratten en konijnen. Mogelijk kunnen artsen binnen enkele jaren al op maat gemaakt vervangend botweefsel bestellen, aldus een van de auteurs Susmita Bose.

De printer werkt door het spuiten van een kunststof bindmiddel over een bed van poeder in lagen van 20 micron (een mensenhaar is ongeveer 40 micron).

De uiteindelijke vorm is een geprinte holle cilinder ter grootte van een potloodgummetje. Daarna wordt de cilinder in een medium van onvolwassen menselijke botcellen gezet, waar een netwerk van nieuwe botcellen tegen de geprinte 'steiger' aangroeit.

Bekijk de video van de Washington State University

(nu.nl)
Death Makes Angels of us all
And gives us wings where we had shoulders
Smooth as raven' s claws...
abonnement bol.com Unibet Coolblue
Forum Opties
Forumhop:
Hop naar:
(afkorting, bv 'KLB')