Wetenschap en Technologie in het nieuws

09-11-2010

Nanodeeltjes snuiven?

Alleen de allerkleinsten De grootte van nanodeeltjes blijkt te bepalen of ze gemakkelijk in de longen blijven zitten, of worden afgevoerd. Hoe kleiner het deeltje, hoe gemakkelijker dat gaat. Nuttige informatie voor onderzoek naar nano-medicijnen en risico’s, publiceerden onderzoekers in Nature Biotechnology.

‘Is nanotechnologie het nieuwe asbest?’ De vraag komt veel langs tijdens nanodebatten en de wetenschap is druk doende om de risico’s van nanodeeltjes in kaart te brengen. Zo plaatste de VWA onlangs vraagtekens bij de nano-antiklonterdeeltjes in soepen, lijken nanozilverdeeltjes in kleding schadelijk voor het milieu of toch weer niet. Van nanobuisjes is wel door ten minste één onderzoeksgroep aangetoond dat ze kankerverwekkend kúnnen zijn: alleen buisjes tussen de 30 micrometer en de 500 micrometer lang zorgen voor ontstekingseffecten in de longen van ratten. Bij inademen dan.

‘Maar hoe zit het eigenlijk met andere vormen nanodeeltjes als je ze inhaleert?’ Vroegen wetenschappers van de Amerikaanse universiteit MIT zich af. Ze publiceerden de resultaten dit weekend in Nature Biotechnology. Ook hier blijkt vooral de grootte van de deeltjes een rol te spelen: hoe kleiner, hoe gemakkelijker de rattenlichamen ze konden opruimen.

Het experiment
Om uit te vissen welke factoren belangrijk waren voor de afvoer van nanodeeltjes uit longen, maakten de onderzoekers een heel scala aan verschillende nanodeeltjes. Ze varieerden de samenstelling (organisch of anorganisch) en de grootte (van 5 tot 320 nanometer doorsnede). De deeltjes werden bekleed met een polaire, positief geladen, negatief geladen, apolaire of zwitterion coating.


Hier zie je de gebruikte nanodeeltjes. van links naar rechts en van boven naar beneden: 5, 9, 16, 23, 52, 110, 130 en 320 nanometer. Maar zo groot zijn ze niet in de rat: op de buitenkant van de nanodeeltjes plakken allerlei eiwitten die in het longslijmvlies voorkomen, waardoor de ‘functionele’ doorsnede wat hoger uitvalt. Afbeelding: © Nature Biotechnology

.Ook kregen de deeltjes een fluorescent vlaggetje, zodat ze met behulp van een gevoelig imaging systeem in het lichaam van de rat gevolgd kunnen worden. De ratten kregen vervolgens een soort slangetje in hun keel om de nanodeeltjes in de longen te krijgen en tegelijkertijd te voorkomen dat ze de deeltjes op aten. Tot een uur na toediening keken de wetenschappers waar de deeltjes precies terecht kwamen.

Toen bleek, dat daarbij vooral de grootte een duidelijke rol speelt. Ongeacht de lading of deeltjessoort bleven alle deeltjes met een functionele doorsnede groter dan 38 nanometer in het longslijmvlies achter.


Zo zien longblaasjes eruit door een elektronenmicroscoop. Hier blijven de nanodeeltjes achter, of worden juist door het longslijmvlies afgevoerd. Afbeelding: © Welcome images

Van de kleinere deeltjes bleven de positief geladen varianten ook in de longen achter, terwijl de andere soorten gewoon naar de lympheknopen getransporteerd werden. De allerkleinste deeltjes (5 nanometer) werden extreem snel afgevoerd: na een uur was de helft al via de nieren en urine uitgescheiden.

De deeltjes die via de natuurlijke wegen worden afgevoerd zullen weinig kwaad kunnen tijdens hun korte tijd in het rattenlichaam. Maar de deeltjes die in de longen blijven zitten misschien wel. De kans is groot dat ook die worden afgevoerd, maar dat dit langer dan een uur duurt en dus niet naar voren kwam uit dit onderzoek. Mochten ze toch blijven zitten, dan is er wel degelijk een gezondheidsrisico aanwezig.

Risico?
Deeltjes (nano of groter, dat maakt even niet uit) die de longen niet zelf opruimen, kunnen daar ontstekingsreacties veroorzaken of een gemakkelijke nestplaats vormen voor bacteriën. Inderdaad, net als de asbestdeeltjes dat kunnen doen. Voor we weten of deze deeltjes eenzelfde werking hebben, is het zinnig nog wat langer naar de effecten van de deeltjes in de ratten te kijken. De onderzoekers erkennen dat zelf ook. In een interview met Chemistry World zegt hoofdonderzoeker John Frangioni: “Dit onderzoek is echt nog maar het begin. Het is nuttig voor bijvoorbeeld farmaceuten die hun werkzame stof via nanodeeltjes toe willen dienen. Die moeten dus deeltjes kleiner dan 38 nanometer gebruiken, als ze inhalatie medicijnen willen maken. Maar we hopen ook dat andere onderzoeksgroepen ons onderzoek als startpunt kunnen gebruiken om duidelijker naar de risico’s te kijken.”

Bron

‘Rapid translocation of nanoparticles from the lung airspaces to the body’ Nature Biotechnology

(Kennislink)

16-11-2010

Doodgaan is een afspraak
En als het goed is eentje waar je zelf niet bij bent

Als je hart en je ademhaling er langdurig en onherstelbaar mee ophouden, of als je hersenstam niet meer functioneert, dan ben je dood. Zo hebben artsen dat afgesproken. Maar uit onderzoek blijkt dat het zo simpel niet ligt. Zo kan een EEG tot drie dagen na het doodverklaren van je hersenstam nog hersenactiviteit waarnemen. Aan de andere kant: volgens veel hersenwetenschappers kan je ‘zelf’ al overlijden voordat je hart, ademhaling en hersenstam de pijp aan maarten geven. Dat roept de vraag op: wanneer gaat wat jou jou maakt nou precies het hoekje om?

Theoretisch gezien heb je, op het moment dat de bloedtoevoer naar je brein stopt, nog zo’n zes seconden waarin je je bewust bent van je omgeving. Zou je onverhoopt onder een guillotine terecht komen, dan zou de beul je dus kunnen vragen hoe dat nou is, doodgaan, en wanneer het echt gedaan is met je. Niet dat je antwoord kunt geven – je hoofd is immers gescheiden van je longen, luchtpijp en stembanden – maar als je van te voren een signaal afspreekt (twee keer knipperen betekent “ik ben er nog”, drie keer is “doodgaan is pijnloos”) zou het in theorie mogelijk zijn.


“Ben je daar nog? Doet dat nou zeer?” Afbeelding: © Wikimedia Commons

De Franse wetenschapper Jean Baptiste Vincent Laborde geloofde er niets van, en om de guillotinemythe te ontkrachten, liet hij pas afgehakte hoofden van misdadigers naar zijn laboratorium brengen, om ze daar aan te sluiten op de bloedsomloop van een hond – ik weet het: jakkes – om ze vragen te stellen over hun toestand. Ben je daar nog? Ben je nog steeds jij? Of was je ‘ik’ dood zodra je hart en je hersenen gescheiden raakten? Hoe voelt het om te sterven?

Laborde heeft nooit succes gehad met zijn aanpak. Het enige hoofd dat hij succesvol op een hond plakte, liet niet meer zien dan willekeurige gezichtsuitdrukkingen. Twee collega-wetenschappers claimden meer succes te hebben: een mannenhoofd reageerde tot vier seconden na de onthoofding nog op het roepen van zijn naam door zijn ogen te openen en de heren onderzoekers aan te kijken. Sceptici geloofden echter niet dat dit een teken van bewustzijn was en noemden het een reflex. Dus bleef het precieze moment van sterven, het moment dat je ophoudt met ‘jou’ te zijn en alleen nog een lichaam of lijk bent, onduidelijk.

Ophouden met ademen is nog maar het begin
Vroeger gingen mensen ervan uit dat je dood was zodra je ophield met ademen. Dat had vooral een praktische reden: in tegenstelling tot de moeilijk hoorbare hartslag (denk: rumoerige ziekenhuiszaal, snikkende familieleden, de stethoscoop was nog niet uitgevonden) was het gebrek aan ademhaling gemakkelijk te controleren. Maar de wetenschap en medische techniek schreed voort, en daarmee de definitie van wanneer we iemand dood noemen. Het is er overigens niet simpeler op geworden.


Nog niet dood…

Stel je voor dat je op een brancard ligt. Tijdens een zeiltochtje ben je overboord geslagen en pas na tien minuten uit het ijskoude water gevist. Ademen kun je niet zelf, maar in plaats van je dood te verklaren hebben de ambulancebroeders een mondstuk met een zak eraan over je gezicht geplaatst, die lucht je longen in perst en er dus voor zorgt dat je brein genoeg zuurstof krijgt. Bovendien is je hart opgehouden met uit zichzelf kloppen, dus staat een van de broeders naast je op je borstkas te duwen om je bloedcirculatie aan de gang te houden. Uit zichzelf klopt je hart niet, ademen je longen niet, en toch ben je niet overleden.

Als dat al te lang duurt, dan loop je overigens wel een groot risico om alsnog het hoekje om te gaan. Een van de medische definities van dood zijn behelst dat je hart en ademhaling er langdurig mee gestopt zijn. De reden dat artsen je dan doodverklaren heeft overigens weinig te maken met het hart of de longen zelf: je overlijdt omdat we aannemen dat als de boel er al te lang mee ophoudt, het zuurstoftekort in je hersenen zo groot wordt dat ze niet meer werken. Zelfs als je ‘hartdood’ wordt verklaard, is het eigenlijk het brein dat overlijdt. Dat brengt ons bij de volgende kwestie: wanneer in dat proces gaat je brein precies dood? En komt dit moment ook overeen met het moment dat ‘jij’ er niet meer bent?

He, brein, doe je het nog?


Ja, ik ben er nog. Haal nu die vijf vingers maar uit m’n gezicht.

De meest voor de hand liggende manier om te kijken of een brein het nog doet, is om het aan de eigenaar in kwestie te vragen. Geeft deze antwoord (“ja, hoor, ik ben er nog, het is maandag en je steekt vijf vingers op”) dan is hij duidelijk niet overleden. Het omgekeerde gaat niet op: bewusteloosheid alleen is zeker geen teken dat iemand er niet meer is. Niet alleen kan het tijdelijk zijn, je hebt ook nog situaties waarin iemand weliswaar alles meemaakt, maar toch bewusteloos lijkt omdat hij niet kan communiceren, zoals bij het ‘locked in syndroom’. Daarom hebben artsen, voor alle veiligheid, afgesproken dat ze iemand alleen hersendood verklaren, als het hele brein ermee op is gehouden. Dat meten ze door te kijken of de hersenstam het nog doet. Dit is het meest primaire deel van het brein, waar je ademhaling, je hartslag, je lichaamstemperatuur en dergelijke worden geregeld. Simpel gezegd: zonder activiteit in je hersenstam heeft de rest van je lijf geen schijn van kans.

Wachten op een volledig gebrek aan hersenactiviteit is dus vanuit fysiek oogpunt wel zo verstandig. Maar hier treden twee moeilijkheden op. Voor moeilijkheid nummer een gaan we terug naar onze brancard. De ambulancebroeders zijn aangekomen bij het ziekenhuis en hebben je lichaam overgedragen aan een stel vaardige artsen, die met kunst- en vliegwerk je hart en ademhaling in stand houden. Zouden ze nu een scan van je brein maken, dan zouden ze waarschijnlijk weinig tot geen activiteit zien. Maar opgepast: herinner je dat je een half uurtje geleden nog in ijskoud water lag. Onderkoeling kan de meetbare hersenactiviteit tijdelijk opschorten, en zou je opgewarmd zijn, dan kan je brein het weer prima doen. Echt dood ben je dus pas als je hersenen het niet meer doen, en je 37 graden warm bent.

It ain’t over ’til the last neuron sings…


Het duurt een tijdje voor de laatste neuron in je hoofd is uitgeknetterd…

Moelijkheid nummer twee: ‘volledig gebrek aan hersenactiviteit’ is een rekbaar begrip. Uit onderzoek blijkt namelijk dat sommige mensen tot drie dagen nadat ze door een arts hersendood waren verklaard, op een EEG toch nog wat willekeurige hersenactiviteit lieten zien. Niets georganiseerds, maar toch… het duurt een tijdje voordat de elektriciteit in je hoofd is uitgeknetterd. Dat roept een filosofische vraag op: ben ‘jij’ er nog tot de laatste neuron vuurt? Of was je ‘ik’ allang verdwenen?

Waarschijnlijk is je ‘zelf’ bij het vuren van de laatste hersencel allang weg. Er zijn zelfs artsen die opperen dat je zelfs nog eerder dood was dan wanneer de diagnose hersendood werd gesteld, namelijk als je cortex niets meer doet. De cortex is het kronkelige deel van je brein, en onontbeerlijk voor alle hogere hersenfuncties als denken, zien, spreken, herinneringen ophalen, enzovoorts. Zonder georganiseerde activiteit in je cortex, ben je een zogenaamd kasplantje. Technisch gezien leef je nog – je hersenstam is er nog om je hart, lichaamstemperatuur en ademhaling in orde te maken -, maar de kans dat ‘jij’ er nog bent, is vrijwel nihil, omdat alles wat jou jou maakt al stuk is.

Doodgaan in een grijs gebied


Wees gerust: lang voordat een arts je doodverklaart, is je ‘ik’ er allang niet meer.

Doodgaan doe je dus ergens in een grijs gebied. Ergens tussen langdurig ophouden met ademhalen en een hartslag hebben (waarna de arts veronderstelt dat je brein ook wel de geest zal hebben gegeven) en helemaal geen hersenactiviteit meer hebben (zelfs geen willekeurige), ben je overleden. De technologie laat artsen hier in de steek: er is geen hersenscanner die onomstotelijk hersendood kan vaststellen.

Het moment van sterven is, alle moderne snufjes ten spijt, dus meer een afspraak dan een biologisch moment. Tegenwoordig luidt die afspraak onder artsen dat je dood bent als de hersenstam niet meer functioneert. Daarvoor zijn een aantal tests die niet kijken naar je hersenactiviteit, maar naar wat je hersenstam nog kan. Reageren je pupillen op licht, je ogen op een object dan snel dichterbij komt, reageert je lijf nog op pijn? Dan ben je nog niet dood. Is het antwoord op deze en nog wat andere vragen tijdens een aantal verschillende pogingen echter ‘nee’, dan ben je volgens afspraak overleden. Maar door wat we weten over het brein en wat het daarin is dat jou jou maakt, kun je gerust zijn: op het moment dat een arts die beslissing neemt, ben ‘jij’ er zelf allang niet meer bij. Tenzij je onthoofd wordt, wellicht.

(Kennislink)

18-11-2010

Kwantumtheorie zo gek nog niet

Onzekerheidsrelatie beperkt vreemdste uitwassen

Einstein vond de kwantumtheorie spookachtig, vooral vanwege de onzekerheidsrelatie. Juist die relatie houdt de gekste kwantumeffecten binnen de perken.

Alice en Bob spelen een spelletje. Alice heeft een speelbord voor zich liggen met twee velden en op elk veld legt ze één fiche, een rode of een blauwe. Haar keuze is niet vrij: iemand fluistert haar in dat ze twee dezelfde of juist twee verschillende fiches moet neerleggen. Bob moet raden wat Alice heeft gedaan. Als hij het goed heeft, hebben beiden gewonnen. Maar Alice mag haar actie niet verklappen en Bob mag de instructie ook niet te weten komen; daarom zit hij zo ver van het bord verwijderd dat in de tijd dat hij antwoord moet geven, zelfs een lichtstraal de afstand niet kan hebben overbrugd.

Dat wordt gokken, zelfs als de twee vooraf een strategie mogen afspreken. Tenzij het een kwantumstrategie is. Als Alice en Bob gebruik mogen maken van kwantummechanische fenomenen als verstrengeling en teleportatie. Dan profiteren ze van het kwantumeffect dat Albert Einstein ooit huiverend de ‘spookachtige werking op afstand’ noemde. En winnen ze vaker dan het toeval zou toestaan.

Trefzeker
Maar niet altijd. Er is wel een theorie denkbaar waarbinnen de kwantumteleportatie trefzeker de strategie van Alice doorgeeft, maar in de kwantumtheorie gaat die zekerheid verloren. Daar heerst nog een andere principe dat het doorgeven van de strategie verstoort: de onzekerheidsrelatie. Dit beroemde principe dat Werner Heisenberg in 1927 formuleerde, stelt grenzen aan de verstrengeling, schrijvenStephanie Wehner en Jonathan Oppenheim in Science.

Dat is een ironische speling van het lot, stelt Oppenheim in een bijbehorend persbericht. Heisenberg bracht in zijn relatie tot uitdrukking dat in de kwantumwereld niet alle eigenschappen van een systeem tegelijk kenbaar zijn. Als je bijvoorbeeld de positie van een deeltje bepaalt, heb je geen idee meer wat zijn snelheid is. En andersom: meet je de snelheid, dan weet je niet meer waar het deeltje is.

Dobbelen
Einstein verfoeide de onzekerheidsrelatie. Een theorie die als basis had dat deeltjes niet al hun eigenschappen exact zouden prijsgeven, kon geen volledige theorie zijn. Erger nog, volgens de theorie bezaten deeltjes alle mogelijke eigenschappen tegelijk. Ze gingen hard en zacht, waren hier en daar. Als je het niet had gemeten, kon je hooguit een waarschijnlijkheid bepalen om een deeltje ergens aan te treffen. God dobbelt niet, schimpte Einstein.

Om het manco van de kwantumtheorie aan te tonen kwam hij met zijn beroemde gedachtenexperiment, de Einstein-Podolsky-Rosen paradox. In dat experiment begin je met twee deeltjes die een eigenschap delen. Je weet niet hoe groot die eigenschap bij een van beide is, maar als je er een meet, leg je de eigenschap van de andere automatisch vast.

Wat nu, redeneerde Einstein, als ik die deeltjes eerst mijlenver uiteendrijf en dan pas die eigenschap aan een van de twee meet. Dan weet ik onmiddellijk hoe het bij de ander zit, terwijl die ander nog niets van die meting ‘weet’; ook informatie reist niet sneller dan het licht.

Dat kon niet, zei Einstein, en dus klopte er volgens hem iets niet aan de kwantumtheorie. Maar zo werkt het wel, bleek later uit experimenten. De ‘spookachtige werking op afstand’ bestaat wel degelijk.

Overseinen
Wehner en Oppenheim hebben het spelletje van Alice en Bob volgens de regels van de kwantumfysica doorgerekend en dan blijkt dat die werking op afstand haar beperkingen heeft. Ook de instructies die via de verstrengeling worden ‘ overgeseind’, hebben hun onzekerheid. Als de strategie-afspraak tussen Alice en Bob, over wat ze zal doen als ze twee dezelfde fiches moet leggen, volkomen duidelijk overkomt, wordt de andere, over de strategie bij twee verschillende, zo vaag dat hij er niets aan heeft.

‘Het onzekerheidsprincipe bijt terug,’ grapt Oppenheim. ‘De kwantumtheorie is behoorlijk gek, maar ze is niet zo gek als ze zou kunnen zijn.’

Joep Engels

Jonathan Oppenheim en Stephanie Wehner: ‘The Uncertainty Principle Determines the Nonlocality of Quantum Mechanics’ in Science van 19 november 2010

(Noorderlicht)

19-11-2010

"Straling gsm en draadloos internet maakt bomen ziek"



De straling van zendinstallaties voor mobiele telefonie en draadloos internet is schadelijk voor bomen, stelt een recent Nederlands onderzoek van de Wageningen Universiteit, TNO en de gemeente Alphen aan den Rijn.

Het onderzoek startte nadat ambtenaren van Alphen aan den Rijn vijf jaar geleden vreemde zaken ontdekten bij bomen. Ze krijgen opmerkelijke afwijkingen in groei, en bloedingen en scheuren in de bast. De ziekteverschijnselen blijken zich echter niet te beperken tot de Nederlandse gemeente, maar komen voor in de hele westerse wereld, meldt Webwereld.

Experiment
De afdeling plantcelbiologie van de Universiteit Wageningen startte daarop een experiment. "In een klimaatruimte zijn essen en verschillende kruidachtige planten gedurende drie maanden blootgesteld aan 6 stralingsbronnen (accesspoints) met frequenties variërend van 2.412 tot 2.472 MHz en een vermogen van 100 mW EIRP, op 50 cm tot 300 cm afstand," zeggen de wetenschappers.

"Eerste waarnemingen wijzen op een negatief effect op de gezondheid van essen. Bladeren nabij de stralingsbronnen vertoonden aan het einde van de onderzoeksperiode 'loodglansachtige effecten' die het gevolg blijken te zijn van het afsterven van de boven- en onderepidermis van de bladeren. De 'loodglans' wordt opgevolgd door verdroging en afsterven van een deel van het blad."

"Proeven met Arabidopsis- en maïszaaicultures wijzen op groei- en bloeivertraging als zaaicultures vergeleken worden met cultures in identieke klimaatruimten zonder stralingsbelasting."

Meer onderzoek nodig
De onderzoekers hoeden zich wel voor te overhaaste conclusies over de precieze oorzaken van de problemen, en benadrukken dat verder onderzoek over een langere periode nodig is. Naast de elektromagnetische velden die veroorzaakt worden door de zendinstallaties voor mobiele telefonie en draadloos internet, kijken de onderzoekers ook naar ultrafijn stof als mogelijke oorzaak van het probleem. Dat stof is zo klein dat het kan binnendringen bij organismen.

In Nederland vertoont alleszins maar liefst 70 procent van alle bomen in het stedelijk gebied dezelfde symptomen, tegenover 10 procent vijf jaar geleden. Bomen in dichter beboste gebieden hebben er nauwelijks last van. De wetenschappers willen in verder onderzoek dan ook nagaan of een appel van een zieke boom nog wel gegeten kan worden, of wat de economische gevolgen zijn van de problemen.

TNO distantieert zich
Niet alle medewerkers van het onderzoek zijn het overigens eens met de voorlopige doch straffe conclusie. De Nederlandse Organisatie voor Toegepast Natuurwetenschappelijk Onderzoek (TNO) neemt afstand van het voorlopige besluit dat straling de veroorzaker van ziekte is.

"Een TNO-medewerker heeft gedurende het traject een aantal keren deelgenomen aan discussies en feedback gegeven op meetopstellingen en meetresultaten. Juist de conclusies over het gesuggereerde oorzakelijk verband zijn expliciet nooit ondersteund door TNO", luidt het. "TNO distantieert zich nadrukkelijk van de conclusies over een oorzakelijk verband tussen WiFi en plantgezondheid en laat die geheel voor rekening van de Universiteit Wageningen". (sam)

(HLN)

19-11-2010

Leven ontdekt in diepste laag aardkorst

AMSTERDAM Amerikaanse wetenschappers hebben met boringen aangetoond dat er bacteriën leven in de diepste lagen van de aardkorst onder de Atlantische oceaan.


@Inertia Stock

De bacteriën zijn gevonden op een diepte van ruim een kilometer onder het aardoppervlak. Opvallend genoeg gaat het niet om oerbacteriën, maar om organismen die vermoedelijk in hoger gelegen delen van de aardkorst zijn ontstaan.

Dat melden wetenschappers van de staatsuniversiteit van Oregon in het wetenschappelijk tijdschrift PloS One.

Het is voor het eerst dat er leven is ontdekt in de diepste delen van de aardkorst.
Bij eerdere boringen vond het onderzoeksteam van hoofdonderzoekers Stephen Giovannoni al micro-organismen in de hoger gelegen basaltlaag van de aardkorst.

We hadden verwacht dat we in diepere lagen dezelfde soort organismen zouden vinden, maar deze zijn heel anders, verklaart hij in het Britse tijdschrift New Scientist.

Oliebron

De bacteriën in de diepste lagen van de aardkorst voeden zich volgens Giovannoni met methaan en benzeen. Dit soort organismen zijn ook vaak te vinden in oliebronnen en vervuilde aarde. De wetenschappers vermoeden daarom dat de bacteriën vanuit hoger gelegen delen van de aardkorst zijn gemigreerd naar diepere lagen.

De onderzoekers kwamen tot hun bevindingen door boringen uit te voeren in het Atlantis-massief, een bergketen in de Atlantische oceaan.

Aardmantel

Ze boorden door het sediment en een basaltlaag en bereikten uiteindelijk een diepte van 1391 meter. Daar troffen ze verschillende groepen bacteriën aan die leefden bij een temperatuur van 102 graden Celsius.

De onderzoekers vermoeden naar aanleiding van hun analyse van de organismen dat dat er ook bacteriën bestaan, die nog dieper onder het aardoppervlak leven in de aardmantel.

© NU.nl/Dennis Rijnvis

(nu.nl)

24-11-2010

Licht in zijn achteruit

Fysici werken al een jaar of tien aan metamaterialen die het licht sturen in richtingen waar het normaal niet heen wil. Amsterdamse fysici hebben nu grote stap voorwaarts gezet. In hun materiaal gaat het licht achteruit. Dat maakt het zeer geschikt voor de perfecte lens.

Licht beweegt zich voort met de snelheid van het licht, maar dat is lang niet altijd 300 duizend kilometer per seconde. In lucht, water of glas gaat het licht langzamer, en fysici zijn er al eens in geslaagd het licht stil te zetten.

Amsterdamse natuurkundigen gaan nu nog een stapje verder. Ze hebben een materiaal ontworpen dat het licht in zijn achteruit zet. Nee, denk nu niet dat het licht wordt weerkaatst. De lichtbundel gaat nog steeds vooruit, maar de lichtgolf, met zijn toppen en dalen, beweegt de andere kant op. Net zoals in een oude film, waar een auto vooruit rijdt maar de wielen de andere kant op lijken te draaien.

Snellius
Het Amsterdamse materiaal heeft een negatieve brekingsindex, heet het in fysisch jargon. En dat is heel curieus. Als een lichtbundel van lucht naar water gaat, maakt hij bij de overgang een knik. De brekingsindex is een maat voor de grootte van die knik (volgens de Wet van Snellius). Bij een negatieve index wordt het licht niet zomaar gebroken, maar een compleet andere kant op gestuurd.

Dat gebeurt in gewone materialen nooit – daar is de index altijd positief. Maar natuurkundigen zijn de laatste jaren druk met materialen waar dat wel kan. Deze zogeheten metamaterialen hebben geen bijzondere chemische samenstelling, maar een zeer fijnmazige structuur. Vaak zijn ze opgebouwd uit zeer dunne laagjes of kleine cellen, zo minuscuul dat zelfs het licht zich in bochten moet wringen om zijn weg erdoorheen te vinden.


Harry Potter
Met die metamaterialen zijn ook al succesjes geboekt. Zo komt de onzichtbaarheidsmantel van Harry Potter binnen handbereik. Geen Zweinsteinse tovenarij, maar metamaterialen die het licht omleiden en zo een waarnemer het zicht op Harry ontnemen. Amerikaanse militairen houden dit onderzoek nauwlettend in de gaten.

Het lukt ook al een beetje om golven achteruit te laten bewegen. Maar de successen bleven beperkt tot lange golven buiten het zichtbare gebied, zoals radiogolven. Gewoon, zichtbaar licht wilde soms wel achteruit, maar bleef dan steken in absorberende componenten van het metamateriaal. Als het al eens lukte, dan alleen als het licht onder precies de goede hoek het materiaal binnenkwam.

Natuurkundigen van het AMOLF-instituut in Amsterdam zetten nu in het gerenommeerde Physical Review Letters een grote stap voorwaarts. Zij bedachten een materiaal dat het onder alle omstandigheden doet: onder welke hoek het licht ook invalt, de brekingsindex is altijd negatief en gelijk. ‘Het is een theoretisch model,’ benadrukt Albert Polman, directeur van AMOLF en leider van het onderzoek, ‘maar we zijn ervan overtuigd dat het in de praktijk zal werken als het goed wordt nagebouwd.’

Zilverlaagjes
En ook dat is curieus. Het Amsterdamse metamateriaal is een soort sandwich: ultradunne laagjes (tien nanometer, ofwel tien miljoenste millimeter) zilver, afgewisseld met even dunne laagjes transparant materiaal. ‘Als je tien van die zilverlaagjes stapelt, komt het licht er niet meer doorheen,’ zegt Polman. Maar door tien gescheiden laagjes wel: het licht plant zich niet alleen voort door de transparante lagen, maar kan ook van laag tot laag ‘verspringen’.

De fysici kunnen nu opgaan voor de hoofdprijs in dit vakgebied, de perfecte lens. Tien jaar geleden bedacht de Engelse theoreticus dat zo’n lens gemaakt zou kunnen worden met een metamateriaal met een homogene negatieve brekingsindex. Hoe perfect een lens van gewoon glas ook geslepen is, als het object kleiner is dan de golflengte van het licht, is de afbeelding nooit beter dan een vage vlek. Maar licht dat in zijn achteruit staat, voelt als het ware nog eens extra aan de contouren van zijn object en wordt daardoor ook de allerkleinste details gewaar.

‘Zo ver is het nog niet,’ sust Polman. ‘Eerst moeten we ons sandwichmateriaal zien te maken.’

Joep Engels

Ewold Verhagen e.a.: ‘Three-Dimensional Negative Index of Refraction at Optical Frequencies by Coupling Plasmonic Waveguides’, in Physical Review Letters 105, 223901 (gepubliceerd op 23 november 2010)
Reacties

(Noorderlicht)

30-11-2010

Wetenschappers keren verouderingsproces om



Wetenschappers van de prestigieuze Harvard-universiteit zijn er in geslaagd om het verouderingsproces bij muizen om te keren. Grote vraag is nu of de verworven inzichten ook voordelen voor de mens kunnen opleveren, meldt de Britse krant The Guardian.

De onderzoekers konden het verouderingsproces bij testmuizen niet alleen afremmen, maar zelfs omdraaien. Dat deden ze door enzymen bij de dieren in te spuiten, die weefsel zouden herstellen en de aanmaak van nieuwe neuronen in de hersenen zouden versterken.

Herstel na veroudering
Men keek tijdens het experiment vooral naar de zogenaamde telomeren, de 'kapjes' op het einde van chromosomen die de chromosomen tegen aantasting beschermen. Telkens onze cellen zich splitsen, worden die telomeren korter tot op het punt waar ze niet meer werken en de cel afsterft.

De researchers kweekten nu muizen zonder telomerase, het eiwit dat het proces van het korter worden afremt. Die dieren bleken veel sneller te verouderen dan normaal. Wanneer dat enzym echter bij de proefdieren werd ingespoten, vertoonden ze tekenen van 'belangrijk herstel'.

Kanker
Of we nu een stap dichterbij 'de eeuwige jeugd' staan, is ver van zeker. Een aantal verschillen tussen mensen en muizen maken het niet alleen ingewikkeld maar ook gevaarlijk om de praktijk zomaar op mensen te gaan toepassen. Zo is er bij de mens een link tussen telomerase en kanker.

"Toch kan een behandeling in theorie ook bij mensen veilig zijn", zegt een van de medewerkers. "Op voorwaarde dat ze wordt toegepast op jonge mensen wiens lichaam vrij is van kankercellen." (hlnsydney/tw)

(HLN)

30-11-2010

Onderzoekers laten cel van soort veranderen

AMSTERDAM - Wetenschappers in de Verenigde Staten zijn er voor het eerst in geslaagd een gespecialiseerde lichaamscel in een andersoortige cel te veranderen.


© www.gezondheidsnet.nl

De onderzoekers hopen met deze techniek ooit hartinfarcten, Parkinson en diabetes te kunnen behandelen.

Na een hartinfarct zouden artsen bijvoorbeeld weefselcellen ertoe kunnen aanzetten zich in spiercellen te veranderen, om zo de beschadigde hartspier te ondersteunen.

"Wij geloven allemaal dat dit de toekomst van de stamcellenbiologie is", zei John Gearhart van de Universiteit van Pennsylvania, die bij het onderzoek betrokken was.

Overgeslagen

Tot dusver was het alleen gelukt gespecialiseerde cellen in stamcellen en vervolgens in een tweede stap in andere gespecialiseerde cellen te veranderen. Door de nieuwe techniek kan de omweg via stamcellen worden overgeslagen.

Onlangs slaagden de Amerikaanse onderzoekers erin menselijke huidcellen direct in het beginstadium van bloedcellen te veranderen.

© Novum

(nu.nl)

05-12-2010

Computer denkt nu even snel als mens



IBM heeft een nieuwe chip ontwikkeld waarmee supercomputers duizend keer sneller kunnen rekenen. Dat betekent dat de machines zullen kunnen concurreren met de gedachtesnelheid van de mens, schrijft de krant Het Laatste Nieuws.

De kracht van de nieuwe technologie zit in de integratie van een optische module, waardoor elektrische signalen worden omgezet in lichtpulsen. Zo kunnen chips razendsnel communiceren.

"Dit is een doorbraak in de ontwikkeling van supercomputers", zegt Will Green, onderzoeker bij IBM. De snelste supercomputers halen vandaag ongeveer 2.000 biljoen berekeningen per seconde. Green maakt zich sterk dat tegen 2020 een miljoen biljoen berekeningen mogelijk zullen zijn. (hln/sam)

(HLN)

09-12-2010

Kijken op nanoniveau

We zien zaken op de nanoschaal alleen door de ogen van speciale microscopen. Maar waarom gebruiken wetenschappers soms de ene en dan weer de andere techniek? En hoe werken ze precies?

Nanotechnologie werd pas echt een eigen onderzoeksveld met de komst van technieken om het nanoniveau in beeld te brengen. Een ‘gewone’ lichtmicroscoop heeft namelijk een waarnemingsgrens. Kleiner dan 250 nm kun je met zichtbaar licht niets meer zien, omdat je object dan kleiner is dan de helft van de golflengte van het licht en dan kaatst het licht niet meer (voldoende) terug.

Met een lichtmicroscoop losse moleculen bekijken zit er dan ook niet in: de meeste moleculen zijn namelijk kleiner dan die 250 nanometer -enkele uitzonderingen zoals strak opgevouwen DNA daargelaten- en dus te klein om op die manier te kunnen zien. Maar met de komst van de elektronenmicroscoop (EM), de atomic force microscoop (AFM) en de scanning tunneling microscoop (STM) werd het mogelijk om losse moleculen te zien en te manipuleren. Naast zeer interessant onderzoek, leveren ze ook prachtige plaatjes op, die vaak langskomen in de rubriek nanokunst. Hoog tijd dus om eens precies uit te leggen hoe deze apparaten werken.


Schets van de allereerste elektronenmicroscoop, uit het schrift van Ernst Ruska. Hij kon maar 16x vergroten. Afbeelding: © Wikipedia commons Scan from ‘The early development of Electron lenses and Electron Microscopy, Ernst Ruska’.

Schieten met elektronen
Het eerste prototype van de elektronenmicroscoop (EM) werd in 1931 in Duitsland ontwikkeld, door natuurkundige Ernst Ruska en ingenieur Max Knoll. Het apparaat kon nog maar zestien keer vergroten, maar het was genoeg om het principe te bewijzen dat je ook andere golven dan licht kunt gebruiken om een beeld te maken.

De elektronenmicroscoop gebruikt namelijk (hoe kan het ook anders) elektronen. Ze worden vanuit een elektronenbron weggeschoten, meestal een draadje wolfraam waar heel veel stroom op wordt gezet. De stroom elektronen wordt met behulp van een serie elektromagneten door een vacuüm buis geleid, richting het object dat je wilt bekijken. Dat kan van alles zijn, maar laten we als voorbeeld even een laagje goudatomen nemen.

Zodra de elektronen bij het goud aankomen, gaan ze er dwars doorheen. Atomen bestaan namelijk uit een hele kleine kern met een wolk elektronen er omheen. De elektronen uit de straal kunnen tussen de elektronenwolk van de atomen heen bewegen en zo aan de andere kant van het goud terecht komen. Maar het goudlaagje mag daarbij niet te dik zijn: maximaal een paar honderd nanometer. Hoe dunner, hoe beter het uiteindelijke beeld.

Terwijl de elektronen tussen de atomen van het monster door gaan, worden ze deels afgeketst en veranderen ze een klein beetje van richting. Aan de achterkant van het monster worden de elektronen weer opgevangen door een elektromagnetische lens en naar een detectieplaat geleid.


Hier zijn Ernst Ruska en Max Knoll bezig met het bouwen van de allereerste elektronen microscoop. Afbeelding: © Ernst Ruska Archief

.Via een ingewikkelde wiskundige Fourier-transformatie maakt de computer weer een plaatje van het stippenpatroon op de detector. Daarmee lukte het Ruska en Knoll al vlug om de detectiegrens van de lichtmicroscoop te doorbreken. In 1933 maakten ze reeds een afbeelding van 200 nanometer aan goudatomen en in 1986 kreeg Ruska er een halve Nobelprijs voor de natuurkunde voor. Knoll werd daarbij gemakshalve even vergeten.

Inmiddels is het apparaat flink verbeterd en kan een object -afhankelijk van de kwaliteit van het monster en de detectiemethode- wel vijftig miljoen keer vergroot worden. Dan kun je op 0,05 nanometer nauwkeurig kijken, ruim voldoende om er nanotechnologisch onderzoek mee te doen.


Bacterievirussen vallen een bacteriecel aan. Dit plaatje is gemaakt met een EM. Afbeelding: © wikipedia commons/Graham Colm

Beperkingen
Je kunt echter niet zomaar alles onder een EM leggen. Wat je wilt zien moet wel tegen vacuüm kunnen. Daardoor vallen de meeste vloeibare monsters af, zoals bijvoorbeeld een eiwit in water. Die kunnen alleen bestudeerd worden als ze chemisch gefixeerd zijn, of heel vlug diep ingevroren worden. Ook mag je object nog geen nanometer bewegen. Op je gemak kijken hoe twee moleculen ‘live’ een reactie met elkaar aangaan is er hier dus niet bij.

Daar staat tegenover dat je met een EM wèl ruimtelijke weergaves kunt maken. De elektronen worden namelijk ook afgebogen door de atomen middenin het monster. In combinatie met razendsnel invriezen, is het zo sinds een paar jaar mogelijk om nauwkeurige 3D plaatjes van eiwitmoleculen te maken. Daarmee gaat deze techniek de concurrentie aan met röntgenkristallografie. De afgelopen vijftig jaar heeft de EM tot interessante inzichten geleid. Bijvoorbeeld de structuur van een virus; het ‘octaëder-met-injectiespuit’-beeld hadden we zonder de elektronmicroscoop niet (zo snel) gehad.


Deze spin heeft een goudlaagje gekregen in voorbereiding van zijn SEM scan. Afbeelding: © wikimedia commons/Toby Hudson

SEM, De kleine broer van de EM
De EM heeft nog een broertje, de scanning elektronenmicroscoop (SEM). Hierbij worden alleen de elektronen opgevangen die scherp afketsen op de buitenste laag atomen.

Om een plaatje te maken van het hele oppervlak van het monster, sturen de elektronenlenzen de bundel elektronen razendsnel heen en weer over het oppervlak van het monster. Alle ‘scanlijntjes’ worden dan samengevoegd tot een afbeelding.

Maar dit kan alleen bij monsters met zware atomen zoals goud, ijzer en lood, daar ketsen elektronen namelijk gemakkelijk op af. Voor onderzoek in de chiptechnologie is dit meestal geen probleem, maar biologische monsters worden vaak bedekt met een dun laagje goudatomen om alsnog een gedetailleerde afbeelding te maken.

Voelen met een stroompje
De andere helft van die Nobelprijs uit 1986 ging naar Gerd Binnig en Heinrich Rohrer voor hun ontdekking van de Scanning Tunneling Microscoop. In het Nederlands heet hij eigenlijk rastertunnelmicroscoop, maar die term wordt nauwelijks nog gebruikt. De afkorting STM is veel gebruikelijker. En zo ziet hij eruit:



.Het principe van de STM is heel anders dan dat van de EM of de lichtmicroscoop. In plaats van een beeld te maken met golven straling, tast de STM het oppervlak van een monster af met een heel dunne naald. Deze naald is gemaakt van materiaal dat elektriciteit kan geleiden, zoals metaal of koolstofnanobuisjes, en zo dun mogelijk: bij voorkeur maar één atoom dik. Tijdens de meting raakt hij het oppervlak van het monster nèt niet, maar zweeft er ongeveer 0,3 nanometer boven. Als atomen zo dicht bij elkaar worden gebracht, gaat het quantummechanische tunnelingseffect een rol spelen. Eigenlijk komt dat er op neer dat er elektronen van het monster naar de naald over kunnen springen, wat meetbaar is als een klein stroompje.

Handig daarbij is dat de stroomsterkte exponentieel afneemt als de naald verder van het monster af zit. Dat betekent dat bij een heel klein verschilletje in afstand -zeg, 0,1 nanometer- de stroom direct tien keer kleiner wordt. Per atoomdikte (0,2 à 0,3 nanometer) zie je dus 100-1000 keer minder stroom. Hoogteverschillen in het monster zijn daardoor haarscherp in kaart te brengen.

Om een afbeelding van het hele oppervlak van het monster te maken, ‘scant’ de naald heen en weer, als een blinde die braille leest. Onderstaand filmpje geeft er een goed beeld van.


Misschien nog duidelijker: met dit programma kun je ‘zelf’ verschillende monsters scannen.

Niet alles kan
De allereerste STM’s waren enorme, gevoelige apparaten: één kuchje, luidruchtige collega’s op de bovenverdieping of een voorbijrijdende tram waren al genoeg om de meting te laten mislukken. De allereerste plaatjes werden dan ook in het holst van de nacht gemaakt. Tegenwoordig zijn de STM’s een stuk robuuster en passen ze op een labtafel.

Een STM is vooral nuttig om naar platte monsters te kijken, aangezien hij alleen de buitenste laag atomen in kaart kan brengen. Daarnaast moet je monster voor een nauwkeurige STM-meting wel in staat zijn elektronen over te laten springen; oftewel, het moet stroomgeleidend zijn. Even naar een stukje plastic kijken wordt dus moeilijk.


35 losse xenonatomen op een nikkelondergrond. Afbeelding: © IBM

Monsters in water zijn echter geen probleem en ook chemische reacties bestuderen terwijl ze in volle gang zijn, behoort tot de mogelijkheden. In Nijmegen gebruikten ze de STM om zuurstofmoleculen met een katalysator te zien oxideren. En zelfs de ruimte tussen de atomen van een plat molecuul werd onlangs waargenomen.

Maar met de STM kun je ook losse atomen manipuleren. Door met de punt van de naald zwak-bindende atomen voort te duwen, maakten IBM wetenschappers het inmiddels legendarische plaatje hiernaast.

AFM: op de tast
Na zijn succes met de STM, ging Binnig op zoek naar een manier om ook ongeleidende monsters in kaart te brengen. Samen met zijn collega’s Calvin Quate en Christoph Gerber ontwikkelde hij de atomische tastmicroscoop (AFM).


Afbeelding: © No Small Matter, Felice Frankel

Deze microscoop is ook gebaseerd op scannen met een naald, maar meet kracht (‘force’) en geen stroom. Het principe is eigenlijk nog simpeler: je zet een naald op een oppervlak en trekt het oppervlak opzij, waarbij de naald vanzelf omhoog komt als hij een atoom tegenkomt.

Een andere mogelijkheid is dat de punt door de Vanderwaalskrachten van het monster aangetrokken wordt. Dan gebruikt men een andere modus, de tapping mode. Hierbij wordt de punt in trilling gebracht en tikt steeds eventjes het monster aan, terwijl de naald opzij beweegt. Maar daarbij het bleek moeilijk om hoogteverschillen van minder dan een nanometer nauwkeurig te meten.

Daar verzonnen de wetenschappers een trucje op. De naald zit aan het uiteinde van een flexibel hefboompje. Op de achterkant van dat hefboompje zit een minuscuul spiegeltje waar een laser op schijnt. Daarna wordt de laser een ‘flink eind verderop’ (in ieder geval enkele centimeters) opgevangen door een detector. Als de naald naar boven of naar beneden beweegt, verandert de weerkaatsingshoek van de laser mee. De afstand tussen de hefboom en de detectieplaat werkt zelf ook weer als een hefboom: hoe groter die is, hoe meer de laser op of neer beweegt op de detectieplaat.

Extra functie
De AFM eist erg weinig van een monster: je kunt er bijna alles onder leggen. Het is zelfs mogelijk om de binding van een eiwit aan DNA te volgen, door vlak na elkaar verschillende plaatjes te maken. De resolutie was tot voor kort wat minder nauwkeurig dan de STM of de EM, maar kortgeleden lukte het wetenschappers om de losse atomen van één enkel molecuul scherp in beeld te brengen.

Daarnaast is het heel makkelijk om de AFM-naald van extra functionaliteit te voorzien. Door een molecuul aan de punt van de naald vast te plakken dat bijvoorbeeld bindt aan één specifiek eiwit, is de exacte locatie van dat eiwit op een oppervlak aan te tonen.


Aan de punt van deze AFM naald hangt een antilichaam. Dat bindt alleen aan één specifiek molecuul. Als tijdens het scannen van het oppervlak het antilichaam ineens bindt, komt er spanning op de hefboom te staan. Dat is meetbaar, en zo kun je de aanwezigheid van dat molecuul aantonen. Afbeelding: © Universiteit Bremen

.Er is een nieuwe wereld voor ons opengegaan dankzij deze microscopen. Ze worden inmiddels in allerlei takken van de wetenschap gebruikt. Medici, biologen, scheikundigen, natuurkundigen en elektrotechnisch ingenieurs: allemaal zijn ze nieuwsgierig hoe de nanowereld er nou uitziet.

Nano kunst in optima forma. Mede mogelijk gemaakt door de EM, STM en AFM

En het resultaat is verbluffend, zoals het filmpje hierboven. Helaas blijft de wereld op nanoschaal wel altijd zwart-wit; te klein voor lichtmicroscopie betekent namelijk ook dat er geen kleuren zijn. Omdat het toch leuker is om een beetje kleur in je wetenschappelijke publicatie te brengen, kleuren onderzoekers de plaatjes vaak in; gewoon op de computer, met Photoshop.

(Kennislink)

15-12-2010

37 :: Science fact



Michio Kaku, hoogleraar theoretische natuurkunde, denkt dat sciencefiction de wetenschap verder kan brengen. Een interview.

Is sciencefiction echt sciencefiction? Die vraag staat centraal in het tv-programma Sci-Fi Science, dat sinds 10 december wordt uitgezonden op Discovery Science. Bright sprak met de sympathieke presentator Michio Kaku, hoogleraar theoretische natuurkunde aan de Universiteit van New York én sciencefictionfan. Dit is een uitgebreide versie van het interview dat in Bright #37 staat.

Wat voor rol speelt sciencefiction in uw leven?
Als kind wilde ik altijd al natuurkundige worden. Einstein was mijn held. Daarnaast was ik dol op sciencefiction. Ik was verslaafd aan Flash Gordon. Op die manier werd ik blootgesteld aan een wereld met ruimteschepen, buitenaardse wezens op andere planeten en onzichtbaarheid. Na verloop van tijd besefte ik me dat mijn twee passies – theoretische natuurkunde en sciencefiction – op elkaar aansloten. Om de meest geavanceerde concepten uit de sciencefiction echt te begrijpen, moet je heel veel van natuurkunde weten.

Is die voorliefde voor sciencefiction niet een beetje gek voor een wetenschapper?
Veel van de grootste wetenschappers zijn geïnspireerd door sciencefiction. Edwin Hubble, de grootste astronoom van de twintigste eeuw, was bijvoorbeeld voorbestemd om advocaat te worden. Maar omdat hij zijn werk als advocaat saai vond en omdat hij in zijn jeugd de boeken van Jules Verne had gelezen, besloot hij zijn praktijk op te geven en astronomie te gaan studeren. Hij ontdekte dat het heelal uitdijt en legde daarmee de basis voor de big bang-theorie.

Bestaat er vandaag de dag nog veel belangstelling onder wetenschappers voor sciencefiction?
In Sci-Fi Science onderzoeken we de meest waanzinnige sciencefiction-concepten. Daartoe interviewde ik andere natuurkundigen die ook dromen dat teleportatie, zoals in Star Trek, op een dag mogelijk wordt.

Welke aflevering van Sci Fi Science vond u het leukste om te maken?
In Sci Fi Science behandelen we de meest verstrekkende vormen van sciencefiction. Denk aan tijdreizen, teleportatie, transformers, buitenaards leven, killer robots et cetera. Zelf beleefde ik het meeste plezier aan de afleveringen waarin we de randen van ruimte en tijd opzochten. Wat gebeurt er bijvoorbeeld als je in een zwart gat valt of als je een tijdmachine bouwt die je naar een ver verleden kan brengen of als je een wormgat maakt dat je in staat stelt om naar een parallel universum te gaan? Het was leuk om andere natuurkundigen daarover te interviewen.

Volgens u is er veel meer mogelijk dan we denken. Hoe zit dat?
Ik deel onmogelijkheden in in drie types. In de eerste plaats heb je de zaken die nu onmogelijk zijn, maar binnen honderd jaar ofzo wel mogelijk zullen zijn. Veel sciencefiction-concepten – onzichtbaarheid, vliegende auto's, ray guns – zullen binnen die periode werkelijkheid worden. Dan heb je een categorie waaraan we nog eeuwen of duizenden jaren zullen moeten werken. Denk aan zaken als: teleportatie, tijdreizen en reizen met een snelheid die hoger is dan die van het licht. Tot slot heb je nog de onmogelijkheden die echt onmogelijk zijn, omdat ze strijdig zijn met alle natuurkundige wetten: een perpetuum mobile en zaken die in strijd zijn met de wetten van behoud van energie en massa. Maar zelfs die onmogelijkheden kunnen niet totaal worden uitgesloten.

U denkt dus dat tijdreizen of teleportatie uiteindelijk mogelijk zouden kunnen zijn. Maar ik heb altijd geleerd dat iets zich niet sneller dan het licht kan verplaatsen.
Volgens Einsteins speciale relativiteitstheorie die hij in 1905 opstelde, kun je inderdaad niet sneller dan het licht gaan. Maar zijn algemene relativiteitstheorie uit 1915 is veel krachtiger en bevat een aantal mazen. Bijvoorbeeld: de expansie van de ruimte tijdens de big bang was veel sneller dan het licht. Oftewel: 'niets' – in dat geval het vacuüm – kan sneller gaan dat het licht.

Maar geldt dat dan ook voor materie?
Dat is al een stuk controversiëler. Er zijn oplossingen denkbaar waarbij materie sneller gaat dan licht en zelfs terug kan gaan in de tijd. Maar daarvoor zijn wel enorme hoeveelheden materie en energie – zowel positief als negatief – nodig. Negatieve materie en negatieve energie zijn nodig om een wormgat te stabiliseren. En de stabiliteit van zo'n wormgat is nu precies het probleem: ze verdwijnen als je er één binnengaat. Helaas heeft niemand ooit negatieve materie gezien. Negatieve energie bestaat wel, zij het in hele kleine hoeveelheden. Dat betekent dat we nog niet met zekerheid kunnen zeggen of tijdmachines wel of niet kunnen bestaan.

Als u oneindig veel middelen tot uw beschikking had voor onderzoek, wat zou u dan doen?
In 1993 besloot het Amerikaanse Congres om af te zien van wat de krachtigste deeltjesversneller ooit had moeten worden: de Supercollider. Als gevolg daarvan staat er bij CERN in Zwitserland nu een veel kleinere machine, de Large Hadron Collider. Eén van de doelen van de machine is om de 'theorie van alles' te onderzoeken. Als ik onbeperkte middelen tot mijn beschikking had, zou ik machines bouwen om die theorie te testen. Dan kunnen we antwoorden vinden op vragen als: 'wat gebeurde er voor de big bang?', 'is tijdreizen mogelijk?', 'bestaan er parallelle universa', 'kunnen we daar verbindingen tussen bouwen?' en 'stellen wormgaten ons in staat om naar verre sterren te reizen?'.

U zegt dat het onvermijdelijk is dat we ooit contact zullen leggen met buitenaards leven? Wanneer gaan we dat meemaken?
Er zijn op dit moment twee revoluties gaande. In de eerste plaats zullen we met de Kepler- en Carot-satellieten spoedig tal van planeten vinden die op de aarde lijken. En in de tweede plaats heeft het SETI-project enorme donaties gekregen van miljardairs zoals Paul Allen. Daarmee wordt het mogelijk om duizend keer meer sterren te scannen dan vandaag de dag. Het is dus waarschijnlijk – maar niet zeker – dat we nog deze eeuw in contact komen met een buitenaardse levensvorm.

Waarom hebben we eigenlijk nog geen contact gelegd?
Stel dat buitenaardse wezens de aarde kunnen bereiken in vliegende schotels, zoals in de films, dan hebben we hoogstwaarschijnlijk te maken met een beschaving van het type 2 of 3 die in staat is om de complete energie-output van een ster of sterrenstelsel aan te wenden. In dat geval zijn ze vermoedelijk helemaal niet in ons geïnteresseerd.

Waarom niet?
We zijn zelf een beschaving van het type 0: dat wil zeggen dat we zo primitief zijn dat we onze energie krijgen van dode planten, olie en kolen. Daarmee zijn we dus oninteressant voor hen. Vergelijk het hiermee: als je langs een landweggetje loopt en je komt een mier tegen, dan ga je toch ook niet vragen: 'Breng me naar je leider'. We zijn arrogant als we denken dat buitenaardse wezens honderden lichtjaren gaan reizen om ons te ontmoeten. Voor de natuurlijke hulpbronnen op aarde hoeven ze het ook niet te doen. Er zijn immers tal van onbewoonde planeten die onbeperkte middelen bieden.

We zijn dus simpelweg niet interessant genoeg?
Nouja, misschien zijn ze al onder ons. Het is een mogelijkheid dat ze in staat zijn om zichzelf onzichtbaar te maken – iets waartoe wij binnen enkele decennia ook in staat zullen zijn. Of misschien hebben ze wel nano-robots die het universum voor hen verkennen. Ze kunnen miljoenen kopieën van zichzelf maken en dan uitzwermen over het universum. Misschien zitten ze ons wel vanaf onze eigen maan in de gaten te houden – net zolang tot we een beschaving van het type 1 zijn geworden. Dan wordt het eindelijk interessant voor hen om contact met ons te leggen.

In uw programma onderzoekt u de mogelijkheid om de mensheid op een andere planeet te laten leven. Hebben we zo'n backup-planeet nodig?
De astronoom Carl Sagan heeft ooit gezegd dat de mensheid een 'diersoort voor twee planeten' is. Anders gezegd: ons leven is zo waardevol en zeldzaam dat we voor de zekerheid een naburige planeet moeten koloniseren. De vernietiging van de aarde is uiteindelijk onafwendbaar. Binnen tienduizend jaar zal er een nieuwe ijstijd komen en veel van onze prachtige steden zullen worden bedekt door een dik pak ijs. Binnen vijftig miljoen jaar komt er een nieuwe inslag van een komeet of meteoor, vergelijkbaar met de inslag die ervoor zorgde dat de dinosaurussen 65 miljoen jaar gelden verdwenen. En over vijf miljard jaar zal de aarde vanzelf aan zijn einde komen, als we worden opgeslokt door de zon. Het is dus van tweeën één: ofwel we verlaten de aarde, ofwel we sterven uit.

Over gevaren voor het voortbestaan van de mensheid gesproken: sinds begin jaren tachtig maakt u zich grote zorgen over kernwapens. Bent u blij dat Obama en de Russische president Medvedev eerder dit jaar een verdrag hebben gesloten om het aantal kernwapens te verminderen?
Een kernwapenvrije wereld is nog steeds een droom. Aan de ene kant boeken we vooruitgang, maar elders gaan we er juist weer op achteruit. Langzaam maar zeker verkleinen Amerika en Rusland de kans op een wereldwijde kernoorlog, maar tegelijkertijd komen kernwapens beschikbaar in de meest onstabiele, gevaarlijke regio's in de wereld. Helaas wordt het steeds makkelijker om een kernbom te maken, zeker nu ultracentrifuges op grote schaal worden gemaakt. In principe heb je een jaar lang duizend ultracentrifuges nodig om voldoende verrijkt uranium te produceren voor één atoombom. Iran wil nu vijftigduizend van dergelijke ultracentrifuges, dus in dat opzicht gaan we er alleen maar op achteruit. Het wordt helaas steeds lastiger om het gebruik van kernwapens te controleren.

(bright.nl)

20-12-2010

Gooi al die zelfhulpboeken maar het raam uit

Psychologisch broodje aap: we gebruiken maar 10% van ons brein

Psychologie is overal: in het tijdschriftenrek in de supermarkt, op de tafel in de boekwinkel, in films en op televisie. Maar met al die kennis komen ook een hoop misverstanden in de wereld: broodjes aap, of zoals de schrijvers van het nieuwe boek “De vijftig grootste misvattingen in de psychologie” het noemen, psychomythologie. Kennislink zet de tien meest frappante mythes op een rijtje. Deze week: we gebruiken maar 10% van ons brein.


William James, grondlegger van de functionele psychologie.

Waarschijnlijk komt deze psychomythe uit 1932. Toen schreef journalist Lowell Thomas het voorwoord van een zelfhulpboek met een verrassend moderne titel: How to win friends and influence people. In dat voorwoord haalde hij de beroemde psycholoog William James aan, die ontdekt zou hebben dat we maar 10 procent van ons brein gebruiken.

Nou heeft James dat nooit daadwerkelijk gezegd. Hij was wel van mening dat sommige mensen maar 10 procent van hun intellectuele capaciteiten gebruikten. Thomas nam James’ woorden echter niet al te nauw, en sindsdien is het idee dat 90% van ons brein er maar een beetje bijligt een van de meest hardnekkige broodjes aap in de psychologie.

Elke cel heeft wel een functie


Victor Lamme is naast wetenschapper ook schrijver. In zijn boek De vrije wil bestaat niet vertelt hij hoe hersenscans onze manier van denken over de mens radicaal gaan veranderen. Afbeelding: © Victor Lamme

Hoe zit het dan wel? Nou, zegt Victor Lamme, hoogleraar neuropsychologie aan de Universiteit van Amsterdam, dat ligt er een beetje aan hoe je er tegenaan kijkt. “Als je bedoelt dat er ergens in het brein nog 90% ongebruikte gebieden of cellen zitten is het natuurlijk aantoonbaar onzin. Iedere cel heeft wel een functie.” Maar aan de andere kant zijn die cellen nooit tegelijkertijd in gebruik. Het is dus niet zo dat op elk ogenblik 100% van ons brein aan het werk is. Sterker nog, legt Lamme uit: “Als ik een schatting moet geven zou ik zeggen dat elk moment maar ongeveer 10% van onze hersencellen actief is. Gelukkig maar, anders zouden we in een voortdurende staat van epilepsie verkeren.”

Er zit dus ergens in het broodje aap verhaal wel iets van waarheid: op ieder gegeven moment is maar een tiende van je brein actief. Maar het volgende moment worden weer nieuwe cellen ingeschakeld, en zo gebruik je toch de hele dag door je totale brein; alleen niet alles in een keer.

Een populaire misvatting
Toch, schrijven Scott Lilienfeld & co in hun boek De 50 grootste misvattingen in de psychologie, is juist het idee dat we maar 10 procent van onze hersenen gebruiken enorm wijdverbreid en populair. Zelfs een op de drie psychologiestudenten en meer dan een op de twintig neurowetenschappers geloven erin. Zij zouden echter beter moeten weten: er zit geen enorm ongebruikt potentieel onder onze schedel.


In het boek Het slimme onbewuste vertelt Ap Dijksterhuis hoe ons gedrag wordt gestuurd door drijfveren waar we ‘zelf’ niet van op de hoogte zijn.

Hoe kan het toch dat de mythe nog zo leeft? Lamme: “Ik denk dat het verhaal wordt verward met een ander verschijnsel, dat wel waar is: we zijn ons van hooguit 10 procent, of ik denk zelfs minder, van wat er in ons brein gebeurt bewust. Bijna alle informatie die we verwerken dringt niet door tot het bewustzijn, we weten niet waarom we dingen doen en veel kennis die is opgeslagen is onbewust.” Maar dat we ons niet bewust zijn van onze kennis en drijfveren, betekent natuurlijk niet dat ze er ook niet zijn. En het wil ook niet zeggen dat de hersencellen die we nodig hebben om herinneringen op te slaan waarvan we ons meestal niet bewust zijn, maar een beetje zitten te niksen.

Zit er in iedereen een genie?
Victor Lamme komt de 10-procents-mythe zelf vooral nog in de boekhandel tegen, waar schrijvers van boeken over breintraining en dergelijke hem in verkapte vorm propageren. “Ze willen graag laten geloven dat er allerlei onvermoede mogelijkheden liggen in ons brein, die we met training of andere trucjes naar boven kunnen halen”, zegt Lamme. “Dat wekt de suggestie dat ons brein nog allerlei mogelijkheden heeft, en we van iedereen een genie kunnen maken. Dat is helaas niet zo. Veel is nou eenmaal genetisch en door onze opvoeding bepaald. Dat te willen veranderen wekt alleen maar frustratie op. Gooi al die zelfhulpboeken maar beter het raam uit.”

(Kennislink)

03-01-2011

Hoezo apocalyps? Voor NASA is '2012' domste science fiction



"Genetische kracht is de geweldigste uitvinding die de aarde ooit heeft mogen aanschouwen", wordt gezegd in 'Jurassic Park'. Zoals bleek was het ook de ideale -en wetenschappelijk aanvaardbare- plot voor een science fiction-film. Samen met 'Gattaca' staat de dinofilm immers helemaal boven een lijstje van meest realistische futuristische films, opgesteld door NASA en 'Science and Entertainment Exchange'.

De minst realistische film volgens NASA is '2012', een prent van rampenfilmspecialist Roland Emmerich. Daarin valt de gehele wereld op de meest waanzinnige manieren uit elkaar op het moment van het einde van de Maya-kalender.

Schwarzenegger
"De filmmakers maakten hier gebruik van de publieke bezorgdheid over het einde van onze wereld nadat de kalender van de Maya's, een volk in het zuiden van Mexico en noordelijk Centraal-Amerika, afloopt op 21 december 2012", zegt Donald Yeomans, hoofd van NASA's 'Near-Earth Asteroid Rendezvous mission'. "We hebben al onnoemelijk veel vragen gekregen van mensen die er als de dood voor zijn dat er een einde aan de wereld komt in 2012. We hebben zelfs een speciale website in het leven geroepen om die mythe te ontkrachten."

Andere films die het slecht doen op de waarheidsgetrouwe meter van NASA zijn 'Armegeddon', waarin arbeiders de ruimte worden ingestuurd om een asteroïde op te blazen, en 'The 6th Day', met Arnold Schwarzenegger die op enkele uren tijd gekloond wordt.

'Blade Runner'
In de special effects-blockbuster 'Jurassic Park', een film uit 1993 van Spielberg, slaagt een rijke miljardair erin op een eiland dinosauriërs, die reeds miljoenen jaren zijn uitgestorven, te herscheppen uit hun DNA. Deze worden dan als attractie gebruikt maar tijdens een controlebezoek vóór de officiële opening loopt het helemaal uit de hand.

'Gattaca' ten slotte, uitgebracht in 1997, is een niet-complex verhaal dat zich in een hoogtechnologische thriller ontwikkelt. 'Er is geen gen voor de menselijke drijfveer' is het motto van Gattaca, een visie die in lome shots wordt uitgebeeld in een nabije toekomst die ondanks genetische perfectie ook een schaduwzijde heeft.

Andere films die volgens NASA goed scoren dankzij hun realisme zijn 'Blade Runner' (1982), 'Contact' (1997), 'Metropolis' (1927) en de originele versie uit 1951 van 'The Day The Earth Stood Still'. (hlnsydney/odbs)

(HLN)

30-12-2010

'Supersimulator moet hele wereld nabootsen'

AMSTERDAM Zwitserse wetenschappers willen een computersimulatie ontwikkelen die alles nabootst wat er op aarde gebeurt, om zo meer inzicht te krijgen in het ontstaan van onze samenleving.

Het ambitieuze computerproject van het Zwitserse Federale Instituut voor Technologie moet een simulatie gaan uitvoeren van geologische, meteorologische en sociale gebeurtenissen in de wereld.

Zo moet het weer worden nagebootst, maar ook de verspreiding van ziektes, het ontstaan van economische trends en de vorming van files. Het project heeft voorlopig de bijnaam Living Earth Simulator gekregen, zo meldt BBC News.


© NU.nl/Allesoversterrenkunde.nl

Deeltjesversneller

De wetenschappers vergelijken de Living Earth Simulator met de deeltjesversneller Large Hadron Collider bij Genève. De computersimulatie moet echter geen informatie leveren over de vorming van het heelal, maar over het ontstaan van de samenleving en bijbehorende problemen op aarde.

Volgens hoofdonderzoeker Dirk Helbing kan de supersimulator zorgen voor een beter begrip van de invloed van menselijk handelen op de maatschappij. Veel problemen die we vandaag de dag hebben zoals sociale en economische instabiliteit, oorlogen en de verspreiding van ziektes zijn gerelateerd aan menselijk gedrag, verklaart Helbing op BBC News.

Uitdaging

Tot nu toe is er een serieus gebrek aan begrip voor de manier waarop de maatschappij en de economie precies werken. Het onthullen van de verborgen wetten en processen die ten grondslag liggen aan onze maatschappij is één van de grootste uitdagingen van deze eeuw, aldus Helbing.

Computercapaciteit hoeft volgens de onderzoekers geen probleem meer te vormen bij de bouw van de supersimulator. Als voorbeeld haalt Helbing het bedrijf Google aan, dat op dit moment ongeveer 39.000 computerservers in gebruik heeft.

We hebben maar een fractie van de opslagruimte nodig die jaarlijks in de wereld wordt geproduceerd, aldus de wetenschapper. De computercapaciteit zal dus geen groot obstakel zijn.

Data

De grootste moeilijkheid is volgens Helbing het verzamelen van data waarmee een correcte simulatie van de wereld kan worden ontwikkeld.

Het toegang krijgen tot die data zal een uitdaging worden. Ook zal het lastig zijn om uit te zoeken hoe we die gegevens op een nuttige manier kunnen gebruiken, voorspelt Helbing.

Het is nog onduidelijk op welke termijn de Living Earth Simulator kan worden gerealiseerd. Ook over de kosten van het project tasten de wetenschappers nog in het duister.

© NU.nl/Dennis Rijnvis

(nu.nl)

05-01-2011

'Liefde blokkeert gedeelte van brein'

AMSTERDAM – Als verliefde mensen naar hun partner kijken, worden er delen van hun hersenen uitgeschakeld. Dat hebben Britse wetenschappers aangetoond.


© Thinkstock

Mensen die staren naar een foto van hun geliefde, vertonen bijna geen activiteit in de grote hersenen. Vooral delen van het brein die belangrijk zijn bij het beoordelen van andere mensen worden uitgeschakeld.

Dat melden wetenschappers van het University College London in het online wetenschappelijk tijdschrift PloS One.

Allesoverheersend

Volgens de onderzoekers suggereren hun bevindingen dat liefde echt 'blind' maakt. “Passionele romantische liefde wordt meestal geactiveerd door visuele input en zorgt voor een allesoverheersende en gedesoriënteerde staat”, verklaart hoofdonderzoeker Semir Zeki op nieuwssite Physorg.com.

De wetenschappers kwamen tot hun bevindingen door tijdens een onderzoek 24 proefpersonen te confronteren met een foto van hun romantische partner en enkele foto’s van andere vrienden. Vervolgens werd er een hersenscan gemaakt van de deelnemers.

Beloningsgebieden

Het aantal mannen en vrouwen onder de proefpersonen was gelijk verdeeld. Verder waren zes van de vierentwintig deelnemers aan het experiment homoseksueel. De rest was heteroseksueel.

Het experiment wees uit dat er een specifiek patroon van hersengebieden actief werd als de proefpersonen keken naar hun geliefde. Vooral de zogenaamde beloningsgebieden waarin dopamine wordt afgegeven, vertoonden veel activiteit.

Als de deelnemers keken naar foto's van 'gewone' vrienden werden deze hersengebieden niet geactiveerd.

Homoseksueel

Het proces dat in het brein werd ontketend door de aanblik van de geliefde, verliep bij mannen, vrouwen, homoseksuelen en heteroseksuelen op dezelfde manier. Ook werden bij alle proefpersonen dezelfde hersengebieden gedeactiveerd.

“Ook uit eerdere studies is al gebleken dat er bij het kijken naar je geliefde een patroon in je brein wordt geactiveerd dat beperkt blijft tot een paar hersengebieden met veel connecties”, aldus Zeki.

© NU.nl/Dennis Rijnvis

(nu.nl)

06-01-2011

Een jaar vol onderzoek

Vergeet die arseenbacterie. Hieronder de wetenschappelijke nieuwtjes van 2010 waar we nog veel meer van zullen horen.

Mobieltje houdt jong (januari)
Medewerkers van een instituut in Florida, gespecialiseerd in onderzoek naar Alzheimer, constateren dat de straling van een mobieltje geen Alzheimer veroorzaakt. Sterker, de straling zou Alzheimer zelfs vertragen. Muizen die hun hele leven aan dergelijke straling blootstaan, blijken op latere leeftijd minder last te hebben van geheugenverlies. Volgens onderzoeker Gary Arendash zorgt het elektromagnetische veld ervoor dat er in de zenuwcellen geen neerslag ontstaat van schadelijke eiwitten.

Placebo hoeft geen geheim te zijn (december)
Een placebo werkt ook als de patiënt wéét dat hij een nepgeneesmiddel slikt. Ted Kaptchuk en zijn medewerkers van de Universiteit van Harvard namen tachtig mensen met het Prikkelbare Darm Syndroom (PDS), een verzamelterm voor allerlei vage darmklachten, en vroegen iedereen op gesprek bij de dokter; de helft kreeg overduidelijk te horen dat ze voor een onderzoek een volstrekt nutteloos placebo zouden krijgen; de anderen kregen niets. Na drie weken bleken de placeboslikkers zich veel beter te voelen. De verbetering, aldus Kaptchuk, kwam overeen met wat je ziet bij échte medicijnen. Blijkbaar is de bewuste kennis dat het om een placebo gaat onvoldoende om het onbewuste effect van medicijn innemen ongedaan te maken.

Bacteriën helpen elkaar (september)
Onderzoekers uit Harvard en Boston hebben ontdekt dat bij sommige bacteriestammen bacteriën die in staat zijn om antibiotica onschadelijk te maken, een stof aanmaken en verspreiden waar andere bacteriën, die niet over dat vermogen beschikken, hun voordeel mee doen. De betreffende stof (indole) zorgt ervoor dat die andere bacteriën zich volpompen met water, zodat ze beter in staat zijn de antibiotica weg te spoelen. Het opmerkelijke is dat de resistente bacteriën ondertussen wel verzwakt worden door hun productie van indole er lijkt hier dus werkelijk sprake te zijn van bacteriën die zich altruïstisch gedragen.

Zon beïnvloedt kwantumtheorie (augustus)
Het onderzoek circuleerde al enige tijd stiekem onder deskundigen, maar nu kwam het out in the open: er lijkt een mysterieus verband te bestaan tussen de activiteit van de zon en de halfwaardetijd van radioactieve elementen. Een dergelijk verband is vloeken in de kerk: natuurkundigen zijn er altijd heilig van overtuigd geweest dat de halfwaardetijd (de waarschijnlijkheid waarmee een radioactieve atoomkern uit elkaar valt) enkel en alleen te maken kan hebben met de eigenschappen van de elementaire deeltjes in die kern. Nu lijkt het er echter op dat een geheimzinnig iets afkomstig uit de kern van de zon (haar rotatiesnelheid duikt in de metingen op) de vervalsnelheid beïnvloedt. Niemand weet hoe dat mogelijk zou kunnen zijn.

Staal maakt prionen (juni)
De gekkekoeienziekte die enige jaren geleden uitbrak, werd veroorzaakt door stukjes eiwit, de zogenoemde prionen, die een verwoestende uitwerking hebben op zenuwcellen. Mensen kunnen door prionen de beruchte ziekte van Creutzfeldt-Jacob ontwikkelen. Wetenschappers hebben altijd gedacht dat deze prionen het lichaam moeten binnendringen, bijvoorbeeld door het eten van besmet vlees. Britse onderzoekers hebben echter aangetoond dat prionen vanzelf kunnen ontstaan. Ze brachten schoon menselijk hersenweefsel aan op een staaldraad en wanneer die draad daarna werd aangebracht in het brein van een muis, ontwikkelde deze een prion-hersenziekte. Die uiterst gevaarlijke eiwitfragmenten kunnen blijkbaar spontaan ontstaan, als herseneiwitten in contact komen met staal.

Voelen beïnvloedt gevoelens (juni)
Dat wat onze vingers voelen, blijkt van grote invloed op ons gevoel. Mensen vinden een taak zwaarder wanneer het klapbord dat ze daarvoor moeten vasthouden zwaarder is. Mensen die een ruwe puzzel moeten oplossen en daarna een conversatie beluisteren, vinden achteraf dat dat gesprek nogal ruw verliep (terwijl gladde puzzelstukjes geven de indruk geven dat het gesprek gladjes verliep). Wie een hard voorwerp vasthoudt tijdens een beoordelingsgesprek, vindt zijn gesprekspartner achteraf hoekig en grof. Een zacht knuffeltje zorgt voor een veel zachtere beoordeling. Dat zijn een paar van de opmerkelijke conclusies van een onderzoek door Amerikaanse psychologen van de universiteiten van Yale en Harvard.

Kunstmatig leven (mei)
Onderzoekers van het J. Craig Venter Instituut zijn er als eersten in geslaagd om een bacterie te voorzien van een kunstmatig genoom. Niet een enkel stukje kunstmatig gemaakt DNA, das geen kunst, maar een compleet werkend genoom dat eerst in het lab in elkaar was gezet, en daarna door middel van een virus (de gebruikelijke vervoerders bij dit soort onderzoek) in stukjes is overgebracht naar een bacterie waaruit het oorspronkelijke DNA was verwijderd. De geboorte van kunstmatig leven.

Magneetveld verandert moreel oordeel (maart)
Onderzoekers van het Massachusetts Institute of Technology hebben ontdekt dat het mogelijk is het morele oordeel van proefpersonen te beïnvloeden, dus een deel van hun brein even uit te schakelen. Het gaat om de rechter temporale kwab (aan de zijkant van het hoofd), het hersengebied waar wij de beweegredenen reconstrueren van anderen. Dit kan met een magneetveld even uitgeschakeld worden, zonder dat de proefpersoon het merkt. Op zulke momenten verandert de kijk op de medemens flink. De proefpersonen kregen verhalen te lezen waarin iemand een ander in gevaar bracht.Normaal keuren we dat af ook als het goed afloopt. Een bescheiden magneetveld maakt dat we er geen probleem mee hebben mits het goed afloopt.

(depers.nl)

06-01-2011

Ontdekt of uitgevonden?

NRT-recensie: Zoektocht naar de goddelijke waarheid van de wiskunde

Is God een wiskundige? van Mario Livio gaat niet over religie. Het behandelt de intrigerende vraag of de wiskunde een menselijke uitvinding is, of iets is wat buiten ons bestaat.

Met een boek waar God in grote blauwe letters op een witte kaft staat afgedrukt, wil ik als atheïst niet graag in de trein gezien worden. Maar schijn bedriegt, want het boek Is God een wiskundige? van Mario Livio gaat niet over religie. Het behandelt de intrigerende vraag of de wiskunde een menselijke uitvinding is, of iets is wat buiten ons bestaat (door God gegeven) en door ons ontdekt wordt - een populair gegeven in science fiction, bijvoorbeeld in Neal Stephensons Anathem, waarin wezens uit parallelle universa met elkaar communiceren via de universele taal van de wiskunde.

Livio stelt dat wiskunde onredelijk effectief is in de beschrijving van de wereld om ons heen. Het is het instrument waarmee uiteenlopende wetenschappers de werkelijkheid verklaren en voorspellen. De meest abstracte wiskundige theorieën blijken, soms pas na honderden jaren, alsnog een toepassing te vinden in de werkelijkheid. Livio geeft het voorbeeld van de knopentheorie die inmiddels gebruikt wordt in het onderzoek naar enzymen die DNA ontwarren.

Geen perfecte driehoeken
Maar wiskunde beschrijft ook de ideale platonische wereld van absolute vormen die geen één op één equivalent in onze realiteit kennen. De natuur bevat geen perfecte driehoeken, hooguit een benadering. En heb je de fysieke wereld echt nodig om de waarheid van 1+1=2 te erkennen? Of is het denken in wiskundige vergelijkingen een typisch menselijke manier om grip te krijgen op de wereld om ons heen?

De vraag of wiskunde een onafhankelijke werkelijkheid is die buiten ons ligt, of een door mensen uitgevonden taal om de wereld te beschrijven, houdt wetenschappers en filosofen al eeuwen bezig. Livio beschrijft hoe de ideeën hierover veranderen met nieuwe wiskundige inzichten, en leidt ons langs usual suspects als Pythagoras, Plato, Archimedes, Descartes, Newton en Gödel. Onderweg citeert hij talloze andere wetenschappers en denkers.

Prettig geïllustreerd
Is God een wiskundige? geeft zo een beknopte geschiedenis van de wiskunde en de (wetenschaps)filosofie, waarbij de kernvraag naar de aard van de wiskunde steeds terugkeert, maar niet altijd centraal staat. Met behulp van historische anekdotes en citaten en kleine wiskundige verhandelingen, prettig geïllustreerd met afbeeldingen van wetenschappers, wiskundige schemas, historische documenten en zelfs fotos van de auteur zelf (naast de grafsteen van Descartes), bouwt Livio aan zijn betoog.

Door de wat slordige vertaling (twee keer lees ik 'planten' ipv. 'planeten') en niet altijd even heldere opbouw, leest Is God een wiskundige? soms moeizaam, maar liefhebbers van wiskunde, filosofie en wetenschapsgeschiedenis kunnen zeker bij Livio terecht. Zijn uiteindelijke conclusie: Wiskunde is een combinatie van uitvindingen en ontdekkingen. Deze polder-oplossing is misschien een anticlimax, maar zoals bekend in de wetenschap: het onderzoek is soms spannender dan het resultaat.

Eef Grob - Noorderlicht Recensie Team (NRT)

(Noorderlicht)

Heb weer even bijgelezen, bedankt dat je blijft posten ExperimentalFrentalMental. .

quote:

Op vrijdag 7 januari 2011 08:55 schreef keesjeislief het volgende:
Heb weer even bijgelezen, bedankt dat je blijft posten ExperimentalFrentalMental. [ afbeelding ].

10-01-2011

'Muziek zorgt voor aanmaak genotstof in brein'

AMSTERDAM Mensen kunnen intens genieten van het luisteren naar muziek, omdat er onder invloed van muziekklanken dopamine wordt aangemaakt in het menselijk brein. Dat hebben Canadese wetenschappers aangetoond.


© Inertia Stock

Als mensen zich laten meevoeren door een mooi stuk muziek, of genieten van een specifiek muzikaal moment, worden die gevoelens zeer waarschijnlijk veroorzaakt door dopamine.

Deze genotstof die ook vrij komt onder invloed van seks en drugs, wordt vrijwel direct aangemaakt in het brein bij het luisteren naar muzikale klanken. Dat meldt persbureau AP.

Onderzoekers van de McGill Universiteit in Montreal onthullen deze bevinding in het wetenschappelijk tijdschrift Nature Neuroscience.

Kippenvel

De wetenschappers kwamen tot hun ontdekking door tijdens een experiment hersenscans te maken van mensen die naar muziek luisterden. De proefpersonen hadden van tevoren muziekstukken uitgekozen met daarin enkele specifieke momenten waarvan ze kippenvel kregen.

Tijdens het onderzoek bleek dat er tijdens deze momenten buitengewoon veel dopamine werd geproduceerd in de 'beloningscentra' van hun hersenen.

Hoogtepunten

De aanmaak van de genotstof nam al toe in de vijftien seconden die vooraf gingen aan de muzikale hoogtepunten. Maar ook als de proefpersonen luisterden naar muziek die niet onmiddellijk voor een kippenvelmoment zorgde, kwam er dopamine los in hun brein.

De resultaten van ons onderzoek suggereren dat ook mensen die wel genieten van muziek maar geen kippenvel krijgen, de effecten van dopamine ervaren, verklaart hoofdonderzoeker Robert Zatorre op nieuwssite Physorg.com.

Punk

Bij de studie werd alleen gebruik gemaakt van instrumentale muziek. Daarmee is volgens de wetenschappers aangetoond dat de aanwezigheid van zang en songteksten niet noodzakelijk is om de productie van dopamine te stimuleren.

Overigens kozen de proefpersonen tijdens het experiment voor liedjes in de meest uiteenlopende stijlen: van klassiek tot punk en zelfs muziek van doedelzakken.

© NU.nl/Dennis Rijnvis

(nu.nl)

10-01-2011

Mantel maakt onderzeeërs onzichtbaar

Onderzoekers uit Illinois hebben een onderwaterjas ontwikkeld die alle sonargolven absorbeert.

Onzichtbaar is in enkele jaren tijd uitgegroeid tot een hot topic voor nanolabs. Verschillende laboratoria werken momenteel aan het onzichtbaar maken van voorwerpen door middel van een mantel die bestaat uit een materiaal dat het licht opvangt, doorgeeft en in een andere richting weer uitzendt. Nicholas Fang van het Beckman Institute for Advanced Science and Technology, van de Universiteit van Illinois, besloot een ander onderzoeksterrein op te zoeken daar vlak naast: onzichtbaar worden onder water. Onzichtbaar voor sonar.

In natuurkundig opzicht lijken de problemen veel op elkaar: golven die op het materiaal vallen, moeten worden opgevangen, omgebogen en, als het even kan, elders weer worden uitgezonden zolang er maar geen golven terug kunnen kaatsen naar de zender. Fang en zijn medewerker hebben nu een koker ontwikkeld die uit zestien lagen bestaat, elk opgebouwd uit ontelbare akoestische trilholtes op nanoschaal. Deze nanoholtes zijn zó gebouwd dat ze het geluid versnellen maar daarbij buigt het ook af. De koker geleidt het geluid op die manier naar de andere kant, waar het de structuur weer verlaat. De geluidsbron krijgt nooit enige echo te terug.

Geluid gefopt
De onderzoekers plaatsten de koker in een watertank, met aan de ene kant een geluidsbron en aan de andere kant een detector. De koker was onzichtbaar. En ook een stalen cilinder die ín de koker werd geschoven, werd prompt onzichtbaar voor de sonardetector. De huidige mantel werkt voor sonargolven van rond de 60 kiloherz, maar het is technisch geen probleem om ook veel hogere frequenties (dus kortere geluidsgolven) om de tuin te leiden.

Eventuele toepassingen zijn uiteraard vooral militair, maar ook in de bouw en bij medisch onderzoek kan het soms nodig zijn om, bij het gebruik van geluidsgolven, bepaalde storende voorwerpen eventjes onzichtbaar te maken. Dan wikkel je ze gewoon in een akoestische onzichtbaarheidmantel

(depers.nl)

14-01-2011

'Mammoet kan binnen vier jaar worden gekloond'

AMSTERDAM - Een Japanse wetenschapper beweert dat het met nieuwe technieken mogelijk is om de mammoet binnen vier jaar weer tot leven te wekken.

Professor Akira Iritani van de Universiteit van Kyoto heeft zijn hoop gevestigd op een kloontechniek waarbij een celkern wordt gewonnen uit huidcellen of spiercellen van bevroren mammoetfossielen uit Siberië.

Deze celkern moet vervolgens worden ingebracht in de eicel van een Afrikaanse olifant, die als draagmoeder voor de mammoet zal fungeren. Dat meldt de Britse krant The Daily Telegraph.



Zacht weefsel

“Nu de technische problemen zijn overwonnen, hebben we alleen nog maar een goed monster met zacht weefsel van een mammoet nodig”, verklaart Iritani.

“De slagingskans bij het klonen van vee was lange tijd heel slecht, maar nu zitten we op 30 procent. Ik denk dat we een redelijke kans hebben om binnen vier tot vijf jaar een gezonde mammoet te verwekken”, aldus de wetenschapper.

Muis

De techniek die Iritani wil gebruiken om een mammoet te klonen, werd in 2008 succesvol getest door zijn collega en landgenoot Teruhiko Wakayama. Hij slaagde er in om een muis te klonen uit bevroren cellen van een andere muis die al 16 jaar dood was.

Iritani wil komende zomer al naar Siberië afreizen om op zoek te gaan naar zacht weefsel van mammoetfossielen. Als hij eenmaal genoeg materiaal heeft verzameld om een celkern uit te winnen, zal het volgens hem ngeveer twee jaar duren om een Afrikaanse olifant te bevruchten.

Draagtijd

Daarna zal er nog een lange tijd overheen gaan voordat de mammoet wordt geboren. Afrikaanse olifanten hebben namelijk een draagtijd van maarliefst achttien tot tweeëntwintig maanden.

© NU.nl/Dennis Rijnvis

(nu.nl)

14-01-2011

'Intelligente' verpakking waarschuwt voor bedorven eten

AMSTERDAM - De Universiteit van Glasgow heeft een intelligente verpakking ontwikkeld die de inhoud langer vers houdt en waarschuwt wanneer deze toch bedorven raakt. Als het voedsel begint te verrotten, verandert de kleur van het plastic.

Om te voorkomen dat consumenten bedorven voedsel eten, zijn verpakkingen vooralsnog voorzien van een houdbaarheidsdatum. Houdbaarheidsdata geven echter geen betrouwbare indicatie als eten slecht wordt gekoeld, of als de verpakking niet meer heel is.

Volgens de Schotse universiteit gaat in het Verenigd Koninkrijk door dat soort problemen al jaarlijks 8,3 miljoen ton voedsel verloren.


© www.gezondheidsnet.nl

Geheim

Hoe de Schotten ervoor zorgen dat de kleur van het plastic verandert als het eten bederft, willen ze vooralsnog niet aangeven.

Bekend is wel dat de techniek deel uitmaakt van een al bestaande verpakkingsvorm, die gebruik maakt van een beschermde atmosfeer. Daarbij wordt de zuurstof deels of helemaal uit de verpakking gezogen en vervangen door gassen, die het rotten van voedsel langer uitstellen.

Goedkoop alternatief

Een methode om consumenten een indicatie te geven of een product bedorven is, bestond al wel. Aan verpakkingen kan een label toegevoegd worden, die de versheid van het voedselwaar kan weergeven. De Schotse onderzoekers denken dat hun techniek een goedkoper alternatief biedt, omdat deze niet apart aan de verpakking hoeft worden toegevoegd.

De Universiteit van Glasgow hoopt niet alleen dat het plastic het onnodig weggooien van eten tegen gaat. De techniek zou tevens moeten vermijden dat consumenten bacteriën binnenkrijgen. Projectleider Andrew Mills: "Dat zou ook een positieve impact hebben op de vlees- en visindustrie."

Eerder hadden Duitse wetenschappers al een methode ontwikkeld, waarmee bacteriën in de verpakking gedood kunnen worden.

© NUzakelijk/Bas van Essen

(nu.nl)

Goed, het is oud nieuws, maar wel in het nieuws.

quote:

ROTTERDAM - Paniek in Fabeltjesland! Horoscopen blijken namelijk volstrekte nonsens. Volgens astronomen zit de dierenriem er al duizenden jaren flink naast door een afwijkende aardas. Daarom willen zij een nieuw sterrenbeeld toevoegen aan de twaalf bestaande. Wie tussen 29 november en 17 december geboren wordt, is een Ophiuchus of Slangendrager.
Dat komt omdat een sterrenbeeld oorspronkelijk door de Babyloniërs aan een pasgeborene werd toebedeeld op basis van het gesternte waarin de zon op dat moment stond. Maar na duizenden jaren is er daarop een afwijking van ongeveer één maand. Zo zouden Vissen dus eigenlijk Watermannen zijn.

Maar astrologen hebben het over 'oud nieuws' en zeggen dat we ons geen zorgen moeten maken over de verschuiving in onze sterrenbeelden. De westerse astrologen gebruiken over het algemeen een systeem dat gestoeld is op de seizoenen en niet op het wetenschappelijke Babylonische systeem dat op het gesternte gebaseerd is.

Paniek
Op het internet ontstond toch enige paniek na het 'oude nieuws'. Was onze horoscoop sowieso dan altijd al fout? Zullen de voorspellers die nu gaan aanpassen met een dertiende teken van de dierenriem? "En wat met mijn tattoo met mijn sterrenbeeld?", vroeg een ongeruste 'believer' zich op Twitter af. Collega's in hetzelfde schuitje wilden hun tattoo zelfs meteen laten weghalen.

Voor het geval u een Slangendrager bent, geven we nog mee dat het dertiende teken van de dierenriem geassocieerd wordt met genezing, verlichting, geneeskunde en hogere opleiding. Of hoe de flauwekul verder uitdijt.

http://www.ad.nl/ad/nl/10(...)inkklare-onzin.dhtml
Blijken die sterrenwiggelaars al eeuwen niet meer naar de sterren te kijken, dan krijg je dit.

quote:

Op zaterdag 15 januari 2011 09:37 schreef Pietverdriet het volgende:
Goed, het is oud nieuws, maar wel in het nieuws.

[..]

http://www.ad.nl/ad/nl/10(...)inkklare-onzin.dhtml
Blijken die sterrenwiggelaars al eeuwen niet meer naar de sterren te kijken, dan krijg je dit.

Toveren is goochelen

17-01-2011

Nobelprijswinnaar ontdekt 'teleportatie' van DNA

Bij een experiment met DNA is een vrij bizar bijeffect waargenomen. De DNA blijkt geteleporteerd tussen twee glazen testbuizen.

De befaamde bioloog en Nobelprijswinnaar Luc Montagnier heeft met zijn nieuwste experiment veel stof doen opwaaien in de wereld van kwantummechanica. De onderzoeker is bekend van zijn ontdekking in 1983 dat het Human Immunodeficiency Virus (HIV) de oorzaak is van AIDS. Hij won daarom in 2008 de Nobelprijs voor de Fysiologie of Geneeskunde.

Teleportatie van DNA
Volgens de publicatie van Montagnier bestond het experiment uit twee buisjes, waarvan er één gevuld was met water en één bacterie-DNA bevatte. Het geheel was omhuld door een zwak elektromagnetisch veld van 7 Hz. Achttien uur en een polymerase- kettingreactie later, had het DNA zichzelf tot ieders stomme verbazing ‘afgedrukt’ op het water. Met andere woorden, de DNA was detecteerbaar in het water en had zich dus geteleporteerd, of eigenlijk gedupliceerd. Een vreemd onlogisch detail is dat de DNA wel eerst verdund moest worden voordat het experiment werkte.

[img] http://webwereld.nl/uploads/v/0/v00okv7qynfh5ehj.jpg[/img]

Montagnier heeft de resultaten voor de zekerheid vergeleken met eenzelfde situatie waar minder tijd overheen ging en ook nog zonder of met een zwakker elektromagnetisch veld. Het effect werd in die scenario’s echter niet waargenomen.

Ongebruikelijk kwantumeffect
Het afdrukken van DNA op water is een kwantumeffect. Die bevinding op zich is echter niet eens het meest verwonderende aspect van het experiment. Iets wat nog meer verbazing oogst, is de relatief lange tijd waarin het fenomeen zich manifesteert. Van soortgelijke kwantumfenomenen wordt namelijk algemeen aangenomen dat ze zich slechts fracties van een seconde openbaren en niet seconden, minuten, laat staan uren lang. Verder doen ze zich doorgaans alleen voor bij lage temperaturen dichtbij de nul Kelvin.

Er wordt heftig gediscussieerd over wat dit voor implicaties heeft. Het blootleggen van een proces dat de onderliggende kwantumfactoren van de natuur bij kamertemperaturen toont, zou een schokgolf door de wetenschappelijke wereld doen gaan. In de wetenschap, en zeker bij dergelijk schokkende resultaten, is het echter een goede gewoonte om eerst de reproduceerbaarheid te testen. Dat zal door andere wetenschappers moeten gebeuren, voordat de conclusies algemeen aangenomen worden als waarheid.

Op het moment zijn er namelijk nog wat sceptici onder de onderzoekers. Zo vindt onderzoeker Klaus Gerwert van de Rurh-Universität in Bochum het “moeilijk te geloven dat informatie gedurende een dergelijk lange periode opgeslagen kan worden in water.” Zo zegt hij in New Scientist magazine (registratie vereist).

Ongetemde speculatie
De ware implicaties van deze ontdekking zijn nog lastig in te schatten. Het zou kunnen betekenen dat ‘het leven’ in staat is om kwantumeigenschappen van de natuur te gebruiken om zichzelf op subtiele wijze te projecteren of eigenlijk af te drukken, met als doel voortzetting van zichzelf, ofwel voortplanting. Een andere mogelijke uitleg van wat er in dit experiment naar voren komt, zou zijn dat het leven zelf een complexe projectie is van dit soort kwantumfenomenen en dat het leven er zelfs in grote mate afhankelijk van is, maar dat dit zo lastig detecteerbaar is dat we nog ver verwijderd zijn van een goed begrip hiervan.

Een theorie die nog wat verder gezocht is, en wat Montagnier dan ook zeker niet suggereert, zou zijn dat het watermolecuul kwantumeigenschappen heeft die voorheen nog niet voorzien zijn, maar die misschien wel verklaren waarom water zo belangrijk is voor het fenomeen ‘leven’. Dit in plaats van of naast het feit dat water zo makkelijk chemische verbindingen aangaat. In dat geval zou water een goed medium zijn waarop DNA zich kan kopiëren met behulp van kwantumprocessen. Dit is echter wilde speculatie.
.
(webwereld)

18-01-2011

Apps voor je brein

Nieuw denkgereedschap

De wereld verandert in hoog tempo. Zijn onze hersenen wel klaar voor de 21ste eeuw? De website Edge is er niet zeker van en vroeg ruim 150 wetenschappers hoe wij ons brein het beste kunnen upgraden.

De nieuwe rijken onderscheiden zich van de voorgaande elites door hun onstilbare honger naar innovatie en nieuwe ideeën, zo was recentelijk te lezen in de The Atlantic. Voor de miljardairs van vandaag is niet de langste boot of het grootste vliegtuig het ultieme statussymbool, maar een origineel nieuw idee. Helemaal mooi is het als je dat idee vervolgens in praktijk brengt met je eigen liefdadigheidsfonds, want filantropie kent een lange geschiedenis in de Verenigde Staten.

Allerlei ontmoetingsplaatsen van de nieuwe elite bieden de gelegenheid om nieuwe ideeën op te slurpen. Denk aan het World Economic Forum in Davos, het Ideas Festival in Aspen en de TED-lezingen die inmiddels wereldwijd worden georganiseerd. De bezoekers van de Google Zeitgeist-conferenties zijn evenmin op zoek naar geld of roem. Ze speuren naar the new new thing het nieuwe inzicht of de laatste technologie die de potentie heeft om de wereld te veranderen.

Vanuit dat perspectief zou je ook Edge een website voor de elite kunnen noemen. De site bruist van de nieuwe ideeën en innovatieve theorieën. De creatie van nieuwe kennis is zelfs het hoofddoel van de organisatie. Het idee voor Edge ontstond in 1971, toen een van de oprichters bedacht dat het zelfs voor de meest leergierige persoon ter wereld toch wel een beetje veelgevraagd is om alle boeken in de bibliotheek van pakweg Harvard University te lezen. Het leek hem beter om de honderd slimste mensen ter wereld samen te brengen en ze elkaar de vragen te laten stellen die ze zichzelf stelden. Op die manier zou je de laatste wetenschappelijke stand van zaken veel overzichtelijker in kaart kunnen brengen, was het idee.

World Question Center
Mooi plan, lastig uitvoerbaar. De lijst met honderd bollebozen was snel samengesteld, maar een belronde leverde vooral veel voortijdig afgebroken telefoongesprekken op. Begin jaren tachtig pakte John Brockman de draad echter weer op, om Edge in de daaropvolgende decennia tot een ontmoetingsplaats te maken voor vermaarde wetenschappers en onafhankelijke denkers. En inmiddels schuiven naast de wetenschappers ook de topmannen van Google, Amazon en Microsoft regelmatig aan.

Ter nagedachtenis aan het oorspronkelijke idee dat uiteindelijk tot Edge zou leiden, richtte Brockman in 1998 het World Question Center op. Met een simpel recept: één vraag die iemand zichzelf stelt, met vele antwoorden van de digitale disgenoten. Dit jaar tekende Steven Pinker voor de vraag: Welk wetenschappelijk concept zou een waardevolle aanvulling zijn op ieders denkgereedschap?

Met wetenschappelijk concept bedoelt Pinker een concept dat afkomstig is uit de wetenschap en mensen slimmer maakt omdat het in een simpele term iets verheldert. Denk bijvoorbeeld aan markt, niet als een plein met kraampjes, maar als de virtuele plek waar mensen wereldwijd goederen, diensten en ideeën uitwisselen.

De antwoorden zijn ook dit jaar weer zeer uiteenlopend. Sommigen introduceren een nieuw begrip, zodat je opeens oog krijgt voor een fenomeen dat je tot dusver was ontgaan. Anderen geven een nieuwe betekenis aan een bestaand begrip, zodat het toch weer een nieuw perspectief biedt. En een deel van de antwoorden wijst je onvermijdelijk op iets dat je zelf ook al had bedacht, of reikt je zelfs een concept aan dat je liever helemaal niet toevoegt aan je denkgereedschap. Maar er blijven genoeg leuke over. Ik kan iedereen aanraden om alle 158 antwoorden (op 17 januari, de lijst groeit nog) zelf te gaan lezen, maar hier volgt een kleine selectie.

Cinasme
Iedere wetenschapper is bekend met de uitspraak Een correlatie is nog geen oorzakelijk verband. Een aantal decennia geleden was bijvoorbeeld in Nederland het geboortecijfer hoger op plekken waar veel ooievaars leefden. Is dat omdat ooievaars de kindjes brengen? Nee natuurlijk. Het kwam omdat ooievaars nu eenmaal op het platteland leven, en daar was het geboortecijfer hoger dan in de stad. De twee fenomenen deden zich gelijktijdig voor, maar dat betekent nog niet dat het een het ander veroorzaakt.

Gesneden koek voor wetenschappers, maar onvoldoende bekend bij de samenleving in zijn geheel, vindt Susan Blackmore. Daarom pleit ze voor meer cinasme afgeleid van het Engelse Correlation is not a cause, ofwel CINAC. Want als je elke correlatie tegemoet treedt met cinasme, zet je je verbeelding aan het werk. Je gaat vragen stellen als: Wat is dan de oorzaak? Wat gebeurt hier eigenlijk? Kan ik dat met een experiment aantonen? Je gaat kortom denken als een wetenschapper.

Pragmamorfisme
Al moet je daar ook weer niet in overdrijven, waarschuwt financiële wizkid Emanuel Derman. Mensen hebben de natuurlijke neiging om menselijke eigenschappen toe te schrijven aan dingen en dieren antropomorfisme. Mijn computer heeft er niet echt zin in vandaag, dat soort dingen. Maar het omgekeerde bestaat ook: het toeschrijven van eigenschappen van dingen aan mensen, aldus Derman. Hij noemt deze neiging pragmamorfisme, naar het Griekse woord voor ding, pragma.

Hersenscans kunnen je iets vertellen over de emoties van een mens, maar als je de scan gelijkstelt aan de emotie, dan ben je een pragmamorfist. IQ is er ook een voorbeeld van. Intelligentie is veel gecompliceerder dan een IQ-test doet vermoeden, waarschuwt Derman. Zijn boodschap is helder: een wetenschappelijke benadering is nuttig, maar pas op voor een al te eendimensionale benadering van de werkelijkheid.

Gecontroleerde aandacht
In een bekend experiment uit de jaren zestig werd kleuters een snoepje gegeven, met daarbij een keuze: je kunt het snoepje meteen opeten, of je wacht vijf minuten en dan krijg je er nog een. Bijna alle kleuters kozen voor de tweede optie, maar slechts weinigen slaagden er ook werkelijk in om te wachten de verleiding was simpelweg te groot.

De kinderen die wel slaagden, gebruikten vrijwel zonder uitzondering hetzelfde trucje. Ze ontwikkelden een strategie om niet aan het snoepje te denken. Ze deden hun ogen dicht, gingen een liedje zingen of strikten steeds opnieuw hun schoenen. Oftewel: ze richtten hun aandacht op iets anders.

Het vermogen om je aandacht te controleren is niet alleen handig voor kleuters die naar een tweede snoepje smachten of mensen die willen afvallen. Het blijkt ook een goede voorspeller te zijn van succes in werk en leven. De succesvolle kleuters uit het bovenstaande proefje deden het dertien jaar later duidelijk beter op school. En niet alleen op school: de kinderen die het snoepje meteen in hun mond stopten, hadden op latere leeftijd meer moeite met stressvolle situaties en het onderhouden van vriendschappen.

Daarom, zegt wetenschapsjournalist Jonah Lehrer, is het controleren van je aandacht een zeer nuttige mentale vaardigheid. Zeker in het huidige tijdsgewricht, waarin het van groot belang is om te kiezen uit een enorme hoeveelheid informatie. Lehrers antwoord doet denken aan een uitspraak over de media: ze bepalen niet wat je moet denken, maar wel waarover je nadenkt. Wees je eigen medium, lijkt hij te zeggen.

Ziehier een kleine greep uit het aanbod. En zo gaat het maar door, ene antwoord na het andere. Wil je meer weten over de kakonomie, de spiegelvalkuil of bevooroordeelde technologieën, bezoek dan zelf het World Question Center. Je wordt er geen miljardair van, maar het verrijkt je wel.

Bouwe van Straten

Steven Pinker, John Brockman e.a. 'The Edge Question 2011: What scientific concept would improve everybodys cognitive toolkit?, op edge.org, 15 januari 2011.

(Noorderlicht)

19-01-2011

Aan het oog onttrokken

De nieuwste ontwikkelingen in de onzichtbaarheid

De uitvinder van de praktisch uitvoerbare onzichtbaarheid, John Pendry, verzorgde de opening op de FOM-dagen in Veldhoven. Hij sprak over een jong vakgebied: de transformatie-optica.

'Ik ben als een omgekeerde Peter Pan. Ik wil mijn schaduw juist kwijtraken en niet terugvinden. Niet alleen wil ik dat objecten verdwijnen, ik wil ook dat de schaduw verdwijnt,' zegt John Pendry van het Imperial College London. 'Sinds een paar jaar kijken we op een revolutionaire manier naar licht. Dit is totaal anders dan wat al een paar eeuwen wordt gedaan. Wij kijken naar licht met behulp van de ideeën van Einstein.'

Licht komt voor in vele soorten en maten. Zichtbaar licht is maar een klein deel van het zogenaamde elektromagnetische spectrum. Andere bekende vormen van licht zijn ultraviolet-, infrarood-, radio-, röntgen-, magnetron- en gammastraling. Voor magnetronstraling was het al vijf jaar geleden gelukt om objecten onzichtbaar te maken, maar nu lijkt het bijna zover dat objecten echt aan het oog onttrokken kunnen worden.

Harry Potter's schuur
Pendry praat op de FOM-dagen, voor een zaal vol natuurkundigen, enthousiast over het nieuwe vakgebied van transformatieoptica. Hij komt zelf over als een typische theoretische natuurkundige. Lang, beetje mager, brildragend en extreem Brits - op een leuke manier. Pendry is bescheiden en grappig; hij heeft understatements maken tot een kunst verheven. 'We maken dingen onzichtbaar, maar onze opstelling is veel te groot om als onzichtbaarheidsmantel aan te trekken. Ik noem het Harry Potters schuur in plaats van Harry Potters mantel,' grapt hij.

Volgens Pendry werkte de optica tot op een jaar of tien geleden met materiaaleigenschappen die alleen konden worden veranderd door de atomen en moleculen aan te passen. Dus alleen door chemisch iets te veranderen, kon je bijvoorbeeld een ding transparant of rood maken. 'De nieuwe optica heeft veel meer mogelijkheden. We werken met zogenaamde metamaterialen.'

Pendry beschrijft metamaterialen als structuren met veel herhaling erin. Als die structuren ter grootte zijn van de golflengte van het licht, dan zullen zij het licht beïnvloeden op een fundamenteel andere manier dan gebruikelijk. De beweging en het pad dat het licht kiest is nu afhankelijk van hoe de structuren gerangschikt zijn.

Als auto's om een vluchtheuvel
Eén voorbeeld van wat mogelijk is in de nieuwe optica, is onzichtbaarheid. Door een slimme rangschikking kun je licht om een voorwerp heen buigen. Dit is te vergelijken met auto's die om een vluchtheuvel heen rijden. Een kilometer verder op de weg zie je niet aan de auto's of er een vluchtheuvel was of niet, zij rijden gewoon door.

Als licht om iets heen gebogen wordt en aan de andere kant gewoon weer door kan gaan, lijkt het alsof het voorwerp is verdwenen. Dit kon al met magnetronstraling en de ontwikkelingen zijn al vlakbij zichtbaar licht. Een probleem van de metamaterialen nu is nog dat ze maar voor één kleur licht tegelijkertijd werken. Maar ja, dit gold ook ooit voor televisies. Wie weet wat met meerdere lagen mogelijk zou kunnen zijn.

Onzichtbaar voor een spiegel
Een ander mooi idee dat is voortgekomen uit de transformatieoptica, is dat je iets onzichtbaar kunt maken voor een spiegel. Pendry: 'Op een spiegel hebben we een klein hobbeltje of vakje gemaakt waar we dingen in konden verstoppen. Met onze transformatieoptica-formules konden we berekenen hoe de ruimte vóór het hobbeltje eruit zou moeten zien om het bobbeltje perfect plat te laten lijken.'

Dit is misschien een moeilijk verhaal, maar wat Pendry doet is lichtgolven zo rondbuigen dat hij dingen onzichtbaar maakt. De kracht van transformatieoptica is dat wetenschappers nu kunnen berekenen hoe ze dat moeten doen. Door de ruimte voor de spiegel aan te passen, kun je ervoor zorgen dat lichtstralen anders afgebogen worden dan normaal. Door die rare afbuiging maakt het licht een omweg die lijkt op een tegen-hobbeltje. Die omweg heft de eerste hobbel op.

Pendry laat een glimp zien van een wonderlijke wereld. Er is een revolutie gaande in de optica met metamaterialen, perfecte lenzen en onzichtbaarheid, zoveel is duidelijk. De optica wordt nooit meer wat hij was.

Diederik Jekel

[Op 18 en 19 januari ben ik op de FOM dagen in Veldhoven, waar ruim 1600 natuurkundigen bij elkaar komen om presentaties te geven, posters te laten zien en naar praatjes te luisteren.]

(Noorderlicht)

20-01-2011

Kennersbrein

Het automatisme van de expert

Experts zien vaak in een enkele oogopslag wat de leek ontgaat. Dat is de vrucht van een leven lang oefenen. Expertise stoelt vooral op mentale processen die volledig geautomatiseerd zijn. En dat is nu ook zichtbaar in het brein.

Om echt heel echt goed in iets te worden, moet je er ongeveer tienduizend uur van je leven in investeren. Oefenen, oefenen, oefenen dus. Voor vrijwel alle experts gaat deze vlieger op, of het nu concertpianisten, topsporters of toonaangevende wetenschappers zijn. Allemaal hebben ze duizenden en duizenden uren in hun passie gestoken.

Een eigenschap die experts met elkaar delen, is dat ze diepgaande kennis en hoogstaande vaardigheden paraat hebben, zonder daar schijnbaar moeite voor te hoeven doen. Hun expertise is als het ware een geautomatiseerde module geworden waar ze zonder zichtbare inspanning gebruik van kunnen maken. Zoals iedereen kan lopen zonder er bij na te denken, zo kan de expert een moeilijk muziekstuk spelen of in één oogopslag een verband waarnemen dat de gemiddelde leek volstrekt ontgaat.

Een prachtig voorbeeld daarvan is het optreden dat de Portugese pianiste Maria Joao Pires ooit in het Concertgebouw gaf. Op het moment dat het orkest inzette, sloeg de schrik haar om het hart: ze had het verkeerde concert voorbereid. Ze zou op dat moment ongetwijfeld het liefst ter plekke door de grond zijn gezakt of in rook opgegaan. Maar de dirigent ging speelde onverdroten door. En wat bleek: Pires had, tot haar eigen verbazing en zonder de bladmuziek bij de hand te hebben, het hele onvoorbereide concert nog in haar hoofd zitten van eerdere concerten. Ze speelde het foutloos.

Het Shogibrein
Die geautomatiseerde processen moeten zichtbaar zijn in het brein, bedacht een aantal Japanse wetenschappers. Om te testen of dat inderdaad zo is, namen ze de grijze massa onder de loep van beoefenaars van het bordspel Shogi (een Japanse variant op schaken). Het werd al snel duidelijk dat de professionele Shogi-spelers een heel andere hersenactiviteit vertoonden dan de amateurs, schrijven de Japanners in Science.

De professionals waren herkenbaar aan de activiteit in twee specifieke hersengebieden, maakte een hersenscan duidelijk. Bij het analyseren van spelpatronen lichtte, in tegenstelling tot bij de amateurs, een specifiek deel van hun pariëtale kwab (voor de liefhebber: de precuneus) op. Beraadden ze zich op hun eerstvolgende zet, dan was dat te zien aan de activiteit van hun staartkern, een onderdeel van de basale kernen.

De resultaten laten zien, concluderen Xiaohong Wan en consorten, dat deze twee hersengebieden een belangrijke rol spelen bij de ingewikkelde, maar bij bordspelers geautomatiseerde processen die een snelle analyse van patronen en het bepalen van de beste volgende zet mogelijk maken.

Het Denken van Den Schaker
Welke van die twee kwaliteiten het belangrijkst is om de top te bereiken? Dat zou de tweede wel eens kunnen zijn. Wan laat zich daarbij opvallend genoeg leiden door een welhaast antiquarisch Nederlands proefschift, Het Denken van Den Schaker van Adrianus Dingeman de Groot uit 1946.

Voor deze studie liet De Groot schakers van wereldklasse en eenvoudige clubschakers hardop hun gedachten uitspreken terwijl ze aan het schaken waren. Daaruit bleek dat beide groepen hetzelfde aantal mogelijke zetten in ogenschouw nam, en ook ongeveer evenveel zetten vooruitdacht. Het verschil zat hem in de keuze van de zetten die ze analyseerden. De best mogelijke volgende zet maakte vrijwel altijd deel uit van de analyse van de topspelers, terwijl de clubspelers die met grote regelmaat over het hoofd zagen.

De jarenlange oefening zorgt er dus voor dat je een soort zesde zintuig ontwikkeld voor de goede volgende stap. Alleen is dat zesde zintuig geen mysterieus, bovenmenselijk iets: het is een geautomatiseerd proces dat zich afspeelt in je hersenen.

Bouwe van Straten

Xiaohong Wan e.a., The neural basis of intuitive best next-move generation in board game experts, in Science, 21 januari 2011.

(Noorderlicht)

24-01-2011

Wetenschappers willen af van de oude kilo



Hoeveel weegt een kilogram? Het lijkt een idiote vraag, maar wetenschappers die er nog steeds het antwoord op zoeken, zitten vandaag samen in de eerbiedwaardige Royal Society van Londen. Ze hopen er stappen te zetten richting een constante waarde voor de kilogram, los van een fysiek voorwerp.

Sinds 1899 is de kilogram gebaseerd op een cilinder die voor 90 procent bestaat uit platinum en 10 procent uit iridium. Hij werd in 1879 in Londen gemaakt en wordt onder een glazen stolp bewaard in het Bureau International des Poids et Mesures in Sèvres, nabij Parijs. Jammer genoeg blijkt de kilogram ... vermagerd te zijn. De massa wijzigde met het equivalent van een zandkorrel met een diameter van 0,4 millimeter.

Die vaststelling is voldoende aanleiding voor wetenschappers wereldwijd om zich het hoofd te breken over een definitie die onafhankelijk van een fysiek object zou standhouden. Dat gebeurde eerder al voor de meter, die wordt gedefinieerd door de snelheid van het licht.

Constante van Planck
Doel is te komen tot een definitie voor alle basiseenheden - massa, snelheid, tijd, enzovoort - door middel van stabiele en universele waarden. Voor de kilogram stellen wetenschappers voor de constante van Planck te gebruiken. Dat is een waarde die is genoemd naar Max Planck, die de Nobelprijs voor Natuurkunde kreeg voor zijn ontwikkeling van de kwantumtheorie.

Blijft het probleem om het verband te definiëren tussen de kilo en de constante van Planck. Mochten de wetenschappers in hun opzet slagen, dan zal dat voor de gewone sterveling vermoedelijk geen gevolgen hebben. (belga/odbs)

(HLN)

24-01-2011

'Meditatie verandert brein op korte termijn'

AMSTERDAM – Meditatie kan al binnen acht weken leiden tot structurele veranderingen in het menselijk brein. Dat hebben Amerikaanse wetenschappers aangetoond.


© ANP

Als mensen gedurende acht weken ongeveer 30 minuten per dag mediteren, ontstaat er meer grijze hersenmassa in de hippocampus. Dat is een hersengebied dat wordt geassocieerd met geheugen en leervermogen.

De dichtheid van de amygdala neemt juist af door meditatie. Als gevolg daarvan ervaren mensen mogelijk minder angst en stress, zo meldt het tijdschrift Scientific American.

Wetenschappers van het Massachussets General Hospital doen uitgebreid verslag van hun bevindingen in het wetenschappelijk tijdschrift Psychiatry Research: Neuroimaging.

Psychologische voordelen

“Hoewel het beoefenen van meditatie al heel lang geassocieerd wordt met een gevoel van rust en lichamelijke ontspanning, claimen beoefenaars ook vaak dat ze cognitieve en psychologische voordelen ervaren”, verklaart hoofdonderzoekster Sara Lazar op World-Science.net.

“Deze studie demonstreert dat veranderingen in breinstructuur sommige van die ervaringen kunnen verklaren en dat mensen zich door meditatie mogelijk niet alleen beter voelen, omdat ze zich ontspannen.”

Hersenscans

De wetenschappers kwamen tot hun bevindingen door zestien proefpersonen een programma voor te schrijven, waarbij ze acht weken lang elke dag dertig minuten moesten mediteren.

Tijdens de meditatie moesten de deelnemers zich met name concentreren op hun geestelijke gevoelens en lichamelijke sensaties. Voor en na het meditatieprogramma werden er hersenscans van de proefpersonen gemaakt.

Veranderingen

De scans wezen uit dat de dichtheid van de grijze massa in hun hippocampus was toegenomen. In hun amygdala werd juist minder grijze massa gemeten.

“Het is fascinerend om te zien dat we ons brein en ons welzijn kunnen veranderen door meditatie te beoefenen”, aldus onderzoekster Britta Hölzel.

© NU.nl/Dennis Rijnvis

(nu.nl)

25-01-2011

Neutrino’s en antimaterie

Gedrag van neutrino's kan antimaterie mysterie oplossen

Astrofysicus Boris Kayser werkt aan een theorie die de oplossing zou kunnen zijn voor één van de grootste natuurkundige vraagstukken: Waarom is er niet meer antimaterie? Hij vertelde hierover bij de FOM-dagen in Veldhoven.

Boris Kayser, natuurkundige aan het Fermilab, was als zoon van een Amerikaanse kippenboer al vroeg gebiologeerd door de natuur. Hij vertelt in een gesprek op de FOM-dagen in Veldhoven: “ik ben geïnteresseerd in het enorm grote, het meest algemeen geldende. De regels die alles kunnen beschrijven. De sereniteit en rust van het gigantische waarin je helemaal kunt opgaan. ' Hij wijdt zijn leven om een groot openstaand raadsel op te lossen. Waarom is er niet meer antimaterie in ons universum.

'Elk deeltje heeft een bijbehorend antideeltje. De massa is hetzelfde van een deeltje en antideeltje, maar andere eigenschappen zijn precies tegenovergesteld. Deeltjes en antideeltjes die bij elkaar komen vernietigen elkaar. Ze worden omgezet in pure energie. Dit is al vele malen gezien in laboratoria en in de ruimte. We zien echter alleen materie en geen antimaterie om ons heen. Als ze elkaar opheffen, waarom hebben materie en antimaterie elkaar dan niet al vernietigd in het universum?´ zegt Kayser. Er iseen aantal mogelijkheden. Er kan bijvoorbeeld tijdens de oerknal meer materie dan antimaterie gemaakt zijn. Het kan ook zijn dat antideeltjes sneller vervallen dan gewone deeltjes. Hoe dan ook, er moet een verschil zijn in de creatie of vernietiging van deeltjes en antideeltjes.

‘Waar is dan al die antimaterie gebleven? Ik onderzoek deeltjes die weinig mensen kennen, maar deeltjes die het mogelijk maken dat de zon kan schijnen en wij überhaupt kunnen bestaan. Deze deeltjes heten neutrino’s en het zijn hele kleine deeltjes die betrokken zijn bij kernfusie. Zonder kernfusie geen zonnewarmte en zwaardere elementen zoals koolstof, zuurstof en stikstof. Wij zijn letterlijk sterrenstof, zonder deze processen zouden wij niet kunnen bestaan,' vertelt Kayser.

De astrofysicus vertelt in zijn voordracht op de FOM-dagen dat hij bezig is met de zogenaamde seesaw (wipwap) theorie. Dit is een uitbreiding op het standaardmodel, dat het gedrag van alle deeltjes en krachten in ons universum beschrijft (op zwaartekracht na). Het standaardmodel is een enorm succesvol model en heeft al hele mooie resultaten opgeleverd. Maar het materie en antimaterie vraagstuk ligt volgens Kayser buiten het standaardmodel en zou in de wipwap theorie gevonden kunnen worden.

Het wipwapmodel voorspelt dat er voor elke neutrino ook een zwaarder broertje moet zijn. Dit zwaardere broertje is zó zwaar dat we dit deeltje niet op aarde kunnen maken. Zelfs niet met de grootste deeltjesversnellers. Tijdens de oerknal zouden deze zware neutrino’s wel geproduceerd zijn en vrijwel meteen vervallen in een elektron of het antideeltje genaamd positron. Omdat het niet mogelijk is om deze zwaardere neutrino’s te maken in een laboratorium kunnen we niet controleren of tijdens dit proces meer materie dan antimaterie gemaakt wordt. Dus Kayser is heel hard op zoek naar methodes om via een omweg experimenteel te kijken of deze theorie klopt of niet.

Een methode die een duidelijke hint geeft of dit model klopt kijkt naar neutrino’s en antineutrino’s. Als neutrino’s zich in dit experiment anders gedragen dan de antineutrino’s, dan zullen waarschijnlijk de zware neutrino’s in meer elektronen vervallen dan positronen.

Het experiment kijkt naar de ‘smaak’ van de neutrino’s. Er zijn namelijk drie soorten neutrino’s. Wetenschappers noemen dit drie verschillende smaken van de neutrino. Dit heeft niets te maken heeft met smaak zoals wij die kennen, maar met de massa van de neutrino’s. Kort door de bocht: ze hebben alle drie een andere massa. ‘Ik noem de soorten neutrino’s altijd chocolade, vanille en aardbeien neutrino’s. Dat klinkt lekkerder.’ Zegt Kayser met een glimlach om zijn mond.

‘Uit metingen zien we dat de smaak van de neutrino kan veranderen. Het is alsof je in de supermarkt een chocolade ijsje koopt en onderweg in de auto het ijsje verandert in vanille. Dat is precies wat neutrino’s doen. Onderweg veranderen ze van smaak.’ Experimenten gaan nu hopelijk aantonen dat neutrino’s op een andere manier van smaak veranderen dan antineutrino’s. Als dat zo is, dan is het verval tijdens de bigbang van de zware neutrino’s naar elektronen en positronen waarschijnlijk ook niet evenwichtig. Kayser ziet duidelijke aanwijzingen dat als elektronen en positronen niet evenwichtig gemaakt worden, dat dan de overige deeltjes (protonen bijvoorbeeld) ook niet evenwichtig geproduceerd wordt. Hiermee zou het antimaterie mysterie opgelost kunnen worden.

Diederik Jekel

(Noorderlicht)

01-02-2011

Weer een stapje: een sneller 3D-hologram

We komen weer een stapje dichterbij. Een team van MIT presenteerde deze week een live 3D-hologram van een student verkleed als Prinses Leia. Op zichzelf niet nieuw, maar het beeld ververst nu zo snel dat een écht real-time hologram niet lang meer kan duren.

Holografie
‘Kijken’, oftewel een object zien, is in feite niets anders dan (weerkaatst) licht dat vanaf een object op je oog valt, omzetten naar een plaatje. Het doel van holografie is om iemand op diezelfde manier een niet-bestaand driedimensionaal object te laten zien. Door licht op een speciale manier na te bootsen, lijkt het voor de kijker net alsof dat licht weerkaatst wordt door een werkelijk aanwezig object. En dus ‘ziet’ de toeschouwer dat object – in 3D – terwijl het er eigenlijk niet is.

Begin oktober presenteerde een team uit Arizona het eerste 3D-hologram dat semi-realtime kon worden geupdate. Dat wil zeggen dat het hologram (zie kader) snel achter elkaar kan worden ververst, zodat je iemands bewegingen kunt laten zien.

Op zich al een flinke stap vooruit, maar de snelheid van het verversen viel nog een beetje tegen: voor een echt real-time bewegend beeld moet je het beeld minstens 30 keer per seconden vervangen en het team uit Arizona haalde slechts één keer per twee seconden.

Maar nu is er het hologram van MIT. Zij komen al een stuk verder met een ververs-snelheid van 15 beelden per seconden. Nog steeds een tikje houterig, maar het komt in de buurt.

Uit de winkel
Een belangrijk verschil met het systeem uit Arizona, is dat MIT gebruik maakt van slechts één opnameapparaat. In plaats van 16 camera’s richten zij een Kinect-camera van een Xbox 360 (zie afbeelding hieronder) op het bewegende object.


Met de Kinect kun je – als je hem aansluit op je Xbox 360 – een computerspel spelen zónder iets in je handen. Het systeem herkent met speciale camera’s de houding van je lichaam, zodat je daarmee het spel kunt besturen. Afbeelding: © Flick: WipleyBrainSins

.Op deze manier willen ze een systeem maken dat voor consumenten toegankelijk is. “We vroegen ons af ‘hoe kun je het zo goedkoop mogelijk maken en gebruik maken van hardware en software die al bestaan?’. Dat is namelijk de snelste manier om het op de markt te brengen”, vertelt Michael Bove, hoofd van de Object-Based Media Group aan MIT.

Écht 3D
Of je nou rechts in de zaal zit of links: je ziet altijd hetzelfde beeld, ook als het een 3D-film is. Dat is wel anders bij een 3D-hologram. Wanneer je dan vanaf een andere plek naar het beeld kijkt, zie je daadwerkelijk een andere kant van het object.

De Kinect-camera legt vast hoe het bewegende object licht weerkaatst en die informatie stuurt het systeem vervolgens via internet naar de computer van de ontvanger. Die pc heeft drie graphical processing units (GPU’s); procesoren gespecialiseerd in grafische berekeningen, ook vaak grafische kaarten genoemd. En daar zit de sleutel tot succes: door de berekeningen zo te maken dat GPU’s ermee overweg kunnen, kan de computer veel sneller beeld produceren. Dat verhoogt de ververs-snelheid van het hologram aanzienlijk.

Toch nog even geduld
Helaas kun je een vrij cruciaal element van deze opstelling (nog) níet zelf in de winkel kopen: het hologram-scherm. De Mark-II stamt af van een ontwerp uit 1980 en is het resultaat van jarenlang onderzoek. Bove en zijn team werken echter aan een goedkoper en groter scherm. Dat laatste is ook een belangrijk punt, want het scherm is nu slechts zo’n 8 cm in doorsnee. Een groter display vergt echter zoveel data en rekenkracht dat dat lastig haalbaar is.


Het gebruik van ‘standaard’-componenten voor het rekenwerk is echter een belangrijke stap volgens Mark Lucente. Hij is directeur van Zebra Imaging, een bedrijf dat holografische displays maakt voor videoconferenties. “We merken dat klanten vaak moeite hebben met de benodigde rekenkracht van zo’n systeem. Aantonen dat het ook kan met ‘gewone’ computers, maakt duidelijk dat het wel binnen bereik ligt”, aldus Lucente.

(Kennislink)

02-02-2011

UA-vorsers brengen atomen driedimensionaal in beeld



Onderzoekers van de Universiteit Antwerpen zijn er voor het eerst in geslaagd individuele atomen driedimensionaal in beeld te brengen. Zo krijgt de wetenschap een beter begrip van nanodeeltjes en de structuur van materialen. Het onderzoek verschijnt ook in het prestigieuze tijdschrift Nature.

Nanodeeltjes zijn minuscuul kleine deeltjes die bestaan uit enkele tot een paar duizend atomen. Hun structuur bepaalt hoe de eigenschappen van de deeltjes tot uiting komen. Dat is van groot belang voor de werking van katalysatoren, stoffen die bepaalde chemische reacties kunnen opwekken.

Toepassingen
Volgens onderzoekster Sandra Van Aert van de UA zal met name de auto-industrie hier voordelen van ondervinden. "Katalysatoren worden gebruikt om schadelijke uitlaatgassen te reinigen voor ze worden uitgestoot", zegt Van Aert. "Het is pas door kennis van de driedimensionale structuur van de nanodeeltjes dat we die katalysatoren kunnen optimaliseren."

Andere mogelijke toepassingen van de nieuwe techniek zijn de ontwikkeling van efficiëntere zonnecellen, computerchips, lasers en ledverlichting.

Elektronenmicroscopen
Het onderzoek werd uitgevoerd aan het EMAT-labo van de Universiteit Antwerpen en aan het Centrum Wiskunde & Informatica in Amsterdam. De experimenten gebeurden met het prototype van een van de krachtigste elektronenmicroscopen ter wereld. Door een nanodeeltje onder verschillende hoeken te observeren en innoverende meettechnieken toe te passen, kan de volledige atomaire structuur in drie dimensies in kaart worden gebracht.

(HLN)

07-02-2011

Russen boren op Zuidpool naar 15 miljoen jaar oud leven


© epa

Een Russische expeditie is bijna bij een mysterieus meer op de Zuidpool, dat wellicht prehistorisch of onbekend leven bevat. Vijftien miljoen jaar al is het afgesloten, diep onder de ijskorst van Antarctica.

"We hebben nog maar een klein stukje te gaan'', zegt Aleksej Toerkeyev, hoofd van de Russische poolstation Vostok Station. Zijn team heeft wekenlang geboord naar het 3.750 meter diepe meer onder de poolkap, in een poging om er te komen voor het einde van de korte Antarctische zomer. Hier was de koudste temperatuur ooit op aarde gemeten: min 89,2 graden Celsius.

Min 40 graden
Met de snelle inval van de winter waren wetenschappers gedwongen uiterlijk morgen te vertrekken. "Het is nu min 40 graden buiten"', zegt Toerkeyev. "Maar wat maakt het uit? We werken, we voelen ons goed. We hoeven nog maar 5 meter tot we het meer bereiken."

Het Vostokmeer, ongeveer zo groot als het Baikalmeer in Siberië, is het grootste en diepste van de honderdvijftig meren onder de ijskap van de Zuidpool.

Nieuwe levensvormen
Onderzoekers vermoeden dat de diepten van het meer nieuwe levensvormen onthullen. Daardoor wordt wellicht duidelijk hoe het leven op de planeet was voor de ijstijd en hoe leven zich ontwikkelde. Het kan een glimp opleveren van de levensomstandigheden in soortgelijke extreme omstandigheden op Mars en Jupiters maan Europa.

"Het meer is als een vreemde planeet waar nog nooit iemand is geweest. We weten niet wat we zullen vinden", zegt Valery Loekin van het Russische Noord- en Zuidpool Onderzoeksinstituut AARI in Sint-Petersburg, dat de missie coördineert.

Avontuur
Een eeuw na de eerste expedities naar de Zuidpool heeft de ontdekking van de meren onder de ijskap in de jaren negentig een nieuwe drang naar avontuur ontketend. Amerikaanse en Britse onderzoekers zitten de Russen op de hielen, met soortgelijke missies om andere meren te bereiken.

Het laaggelegen Vostok Station bevindt zich recht boven het boorgat. Het gat zit vol met kerosine en het gas freon om te voorkomen dat het dichtvriest. De Russen worstelen met de vraag hoe ze het meer schoon kunnen houden en hoe ze kunnen voorkomen dat ze een vreselijk virus mee naar boven nemen. "Ik ben erg opgewonden, maar als we het doen is er geen weg terug meer", zegt wetenschapper Aleksej Akajkin. "Als je het aanraakt, is het voorgoed aangeraakt." (anp/sam)

(HLN)

08-02-2011

Taal onmisbaar bij leren tellen

Om aantallen te kunnen benoemen heb je telwoorden nodig: één, twee, drie en ga zo maar door. Maar wat nu als een taal die woorden niet kent? Amerikaanse onderzoekers denken dat dit niet alleen het praten over grote aantallen bemoeilijkt, maar dat je dan zelfs niet goed over aantallen na kunt denken.


De Pirahã-stam uit Brazilië kent slechts drie telwoorden: ‘hói’ (één), ‘hoí’ (twee) en ‘aibai’ (veel).
Al eerder ontdekten onderzoekers stammen in het Amazonegebied die amper telwoorden kennen en daardoor ook moeilijk om konden gaan met grote aantallen. Maar dat was nog enigszins als cultuurverschil te verklaren: in hun dagelijks leven hadden de leden van deze stammen geen besef van grote aantallen nodig; ‘een’, ‘twee’ en ‘veel’ voldeden in hun dagelijkse leven prima.

Nu hebben Amerikaanse wetenschappers een groep doven uit Nicaragua onderzocht die zelf een eigen gebarentaal heeft ontwikkeld. Zonder telwoorden. En hoewel zij hele normale moderne levens leiden met banen en gezinnen, blijken ook zij moeite te hebben met aantallen groter dan drie. Volgens de onderzoekers wijst dit erop dat het zonder taal niet mogelijk is om te leren tellen.

“Het gaat niet alleen om de telwoorden”, legt onderzoekster Susan Goldin-Meadow uit. “Maar ook om de onderliggende relaties tussen die woorden: het feit dat ‘acht’ één meer is dan ‘zeven’ en één minder dan ‘negen’, bijvoorbeeld. Zonder een groep telwoorden lukte het de kleine dovengemeenschap niet om te leren dat getallen op elkaar voortbouwen en zo hun waarde krijgen.” Doven die een reguliere gebarentaal leren zoals de Nederlandse Gebarentaal, hebben geen problemen met tellen en rekenen. Zij leren – net als horende kinderen – al jong het rijtje ‘één tot en met tien’; vaak zelfs voor ze beseffen dat die woorden voor bepaalde aantallen staan.

Communicatie of denken?
De doven uit de Nicaraguaanse gemeenschap kunnen in het dagelijks prima met geld omgaan, ondanks dat ze geen idee hebben van de precieze numerieke waarde. Ze wisten precies hoeveel het geld waard was dat hoofdonderzoekster Elizabet Spaepen hen voorlegde. Hierbij maakten ze gebruik van de kleur en vorm van het geld om de waarde te bepalen. Bij andere telexperimenten maakten de doven echter veel meer fouten dan horende Nicaraguanen of doven die de Amerikaanse gebarentaal gebruikten.



Zo liet Spaepen hen filmpjes navertellen in hun zelfbedachte gebarentaal. In de filmpjes speelden aantallen een belangrijke rol. Hoe groter het aantal was dat essentieel was in de video, des te meer problemen de doven hadden met het nauwkeurig navertellen van het verhaal. Boven de drie had de dovengemeenschap geen gebaren meer voor aantallen.

Dat het gebrek aan telwoorden niet alleen invloed heeft op de communicatie, maar ook op het denken, bleek uit een volgend experiment. Spaepen vroeg de doven om met stenen uit een damspel aan te geven hoeveel damstenen er voor hen lagen. Tot drie damstenen ging het ze goed af, maar daarna maakten ze veel fouten. “Ze zaten er niet ver naast”, aldus Spaepen. “Ze kunnen hoeveelheden wel inschatten, maar het is voor hen onmogelijk om tot het exacte aantal te komen.”

Hoe taal het precies mogelijk maakt om te leren gaan met aantallen blijft voorlopig onduidelijk. Maar Spaepen denkt dat het bekende telrijtje ‘één, twee, drie……negen, tien’ dat elk kind op jonge leeftijd leert hierbij een rol speelt. Zo leert een kind dat ‘vijf’ voor ‘zes’ komt, al voor het weet dat ‘vijf’ overeenkomt met het aantal vingers aan een hand

(Kennislink)

quote:

Op maandag 7 februari 2011 08:09 schreef ExperimentalFrentalMental het volgende:
07-02-2011

Russen boren op Zuidpool naar 15 miljoen jaar oud leven

[ afbeelding ]
© epa

(HLN)

12-02-2011

Jaar wachten op Antarctisch onderwaterleven

Het leek er even op dat ze het zouden halen, de Russische onderzoekers die op Antarctica aan het boren zijn boven Lake Vostok. Het gat in de 3750 meter dikke ijslaag boven het zoetwatermeer is bijna klaar – het team heeft nog zo’n 20 meter te gaan. Toch moet het plan nu tot december de ijskast in; zondag 6 februari vertrekt namelijk het vliegtuig dat de Russen naar huis brengt.

Lake Vostok is met een oppervlakte van 250 bij 50 kilometer en een gemiddelde diepte van 344 meter het grootste meer van de pakweg 140 meren die op Antarctica onder het ijs verborgen liggen. Sinds de ontdekking in 1973 is gespeculeerd over mogelijk leven in het zoetwatermeer en daarom willen wetenschappers dolgraag boren tot aan het meeroppervlak. Vermoedelijk is Lake Vostok door het bovenliggende ijspakket al zo’n 15 miljoen jaar van de atmosfeer afgesloten; geologen schatten de ouderdom van het meer op 35 miljoen jaar.


Radarbeeld van Lake Vostok. Afbeelding: © Nasa

.Nog 20 meter
De lancering van het boorproject vond ruim twintig jaar geleden plaats, maar sindsdien zorgden diverse technische en financiële tegenvallers voor een trage vordering. Zo kwam in de Antarctische zomer van 2008-2009 de boor vast te zitten in het ijs, zo’n 80 meter boven het wateroppervlak.

Op 2 januari 2011 startten de Russen met boren op een diepte van 3650 meter; verwacht werd dat het project met een gemiddelde boorsnelheid van 3 meter per dag binnen een maand kon worden afgerond. Maar deze week liet teamleider Valery Lukin het tijdschrift Nature weten dat de deadline niet gehaald wordt: ‘In de ochtend van 1 februari was het boorgat 3711,2 meter diep. We zullen doorgaan met boren tot de dag van vertrek en hopen een diepte tussen de 3720 en 3730 meter te bereiken.’ De boring zal in december 2011 worden hervat.


Het Russische onderzoeksstation boven Lake Vostok. Het gestreepte gebouw links is de energiecentrale, rechts bevinden zich de accommodaties voor de onderzoekers. Op de achtergrond (met rood-witte bal) is het meteorologische station te zien. Boorkernen worden in gaten in het ijs bewaard, bij een temperatuur van -55 ˚C. Afbeelding: © US National Oceanic and Atmospheric Administration

Waar het in Nederland meestal niet zo’n ramp is om over te werken (als je de trein mist, pak je gewoon de volgende), is dat op Antarctica weldegelijk een probleem. De vlucht op 6 februari is namelijk de laatste voordat de Antarctische winter begint, waarin de omstandigheden te guur zijn om te vliegen. Het missen van het vliegtuig zou dus voor de Russen betekenen dat ze op het continent moeten overwinteren. Niet alleen erg koud (zo’n -50°C), maar ook dag en nacht pikdonker. En dan is het lastig boren…

Angst voor besmetting
Het boren moet met grote zorgvuldigheid gebeuren, want de angst voor biologische of chemische ‘besmetting’ van het water van buitenaf is groot. De Russen hebben weliswaar toestemming gekregen van het Antarctische milieubeschermingcomité, maar verscheidene wetenschappers hebben hun twijfels al uitgesproken over het project.’ Schoon boren bestaat niet’, aldus Jean Robert Petit van het Franse Laboratoire de Glaciologie et Géophysique de l’Environnement.

Voor de boring wordt een verwarmde boorkop gebruikt, met een niet-giftige siliconenolie als smeermiddel. In eerste instantie zal alleen water worden opgezogen om in het laboratorium te onderzoeken; in een later stadium zullen onderwaterrobots worden ingezet om ook sediment van de meerbodem te kunnen verzamelen. Op het uiteinde van de boorkop zit een sensor, die een signaal afgeeft zodra de boor in contact komt met water. Vervolgens wordt de boor verwijderd uit het gat zodat er water in kan stromen, dat vrijwel direct zal bevriezen. Daardoor komt de siliconenolie als het goed is niet in het meer terecht en kan het team het meerwater in bevroren toestand bemonsteren.


Locate van Lake Vostok op Antarctica en schematische doorsnede van het boorproject. Afbeelding: © Nature

Hengelen naar leven
De Russen zijn niet de enigen die naar subglaciaal leven op Antarctica zoeken. De Britten zijn bijvoorbeeld bezig met een boring boven Lake Ellsworth, een relatief klein meer in West-Antarctica. De Amerikanen hebben hun zinnen gezet op Lake Whillans, dat in open verbinding staat met de oceaan. ‘Met zoveel boorprojecten in zulke uiteenlopende meren is het net alsof je op verschillende plaatsen een hengel uitwerpt’, aldus geoloog Robin Bell van de Columbia University in New York. ‘De vangst zal behoorlijk verschillend zijn en we zullen een hoop nieuwe kennis opdoen!’

(Kennislink)

15-02-2011

Wrijving in het vacuüm

Een draaiende bal blijft volgens de wetten van Newton in een vacuüm eeuwig draaien. Maar volgens Spaanse onderzoekers komt zo’n tollend voorwerp zelfs in complete luchtledigheid tot stilstand. Het vacuüm blijkt minder leeg te zijn dan je zou denken.



Het vacuüm is leeg. Helemaal leeg? Nee, zo vertelt de quantummechanica ons. Door het onzekerheidsprincipe tussen energie en tijd ontstaan er aan de lopende band paren van deeltjes met hun bijbehorende antideeltjes. De levensduur van die deeltjes is zó kort dat ze niet direct kunnen worden gemeten. Ondanks hun vluchtige bestaan oefenen de virtuele deeltjes, net als gewone deeltjes, toch een kracht uit op objecten. De gemiddelde kracht die de deeltjes gezamenlijk produceren kan wel worden gemeten.

Nu voorspellen Alejandro Manjavacas en F. Javier García de Abajo van het Optica-instituut in Madrid dat die krachten in het vacuüm de rotatiesnelheid van objecten kunnen verminderen. Voor hun berekening gingen de onderzoekers uit van deeltjes met spin. Die kan je vergelijken met draaiende tolletjes. Deze deeltjes voelen een druk van de virtuele deeltjes in het vacuüm. Je zou verwachten dat die druk vanuit alle richtingen even groot is, omdat er overal evenveel virtuele deeltjes ontstaan. Maar dat blijkt niet helemaal te kloppen.



Frontale botsingen
Om te begrijpen wat er gebeurt, vergelijken we de deeltjes met auto’s op een snelweg. Als de auto frontaal op een andere auto botst is de schade enorm. Een kop-staart-botsing is een stuk minder dramatisch: vaak blijft het dan bij een paar deukjes.

Bij de deeltjes is het precies zo: als een deeltje botst met een virtueel deeltje dat in dezelfde richting draait valt het effect wel mee, maar een virtueel deeltje dat in de tegengestelde richting tolt, geeft het draaiende deeltje een fikse opdonder. Hoewel het deeltje met allebei de soorten virtuele deeltjes even vaak botst, zal hij dus meer merken van de tegengesteld tollende deeltjes. Het resultaat? Het draaiende deeltje wordt afgeremd.

De Spaanse wetenschappers hebben hun theorie nog niet in de praktijk getest, maar ze zijn ervan overtuigd dat hun effect meetbaar is. In de grootste lege ruimte die er is, het heelal, kan deze kleine wrijvingskracht grote gevolgen hebben. Zo helpt het misschien bij het verklaren van de onzichtbare donkere materie waar een groot deel van het heelal uit moet bestaan.

(Kennislink)

17-02-2011

Wetenschap op uw bordje



Spinazie maakt sterk, zo beweren Zweedse onderzoekers. Waar of niet waar? En hoe zit het met al die andere verhalen over gezonde voeding? De oogst van een jaar.

Popeye had gelijk

Lange tijd werd spinazie als ‘krachtvoer’ aangeprezen omdat het zoveel ijzer zou bevatten, maar dat berust op een misverstand. Zweedse onderzoekers maakten begin februari echter bekend dat spinazie wel degelijk goed is voor je spieren. Dat zou het gevolg zijn van nitraatverbindingen. Die zouden ervoor zorgen dat de mitochondriën (de ‘energiecentrales’ in onze cellen) efficiënter functioneren. Proefpersonen die drie dagen lang nitraat slikten, hadden tijdens trainingen veel minder zuurstof nodig om dezelfde prestatie te verrichten. Spinazie eten dan maar? Probleem is: minder zuurstof happen betekent niet dat je sterker bent. En nitraat zit niet alleen in spinazie; het zit in alle groenten en fruit. De onderzoekers hadden ook een nuttige tip. Niet te fanatiek tanden poetsen. De bacteriën in je mond zijn namelijk van belang voor de nitraatopname. Tandpasta is slecht voor je conditie.

Thee en koffie zijn goed voor je hart

Een conclusie waarmee de Universiteit Utrecht vorig jaar heel even wereldberoemd werd. Een cohortstudie waarbij 38.000 mensen werden gevolgd over dertien jaar liet zien dat twee of drie koppen koffie per dag de kans op hartfalen flink doet dalen. Meer of minder koffie was juist ongunstiger. Bij thee, aldus de onderzoekers, nam het gunstige effect bij méér kopjes alleen maar toe. Merkwaardig. Probleem is dat andere studies andere effecten laten zien, dat het aantal gevallen van hartfalen betrekkelijk laag was (waardoor de statistiek zwak werd) en dat de mensen zélf moesten aangeven hoeveel koffie of thee ze in een jaar hadden gedronken. Conclusie: hoogstwaarschijnlijk een toevallig effect.

Broccoli helpt tegen borstkanker

Er zijn van die groenten die hardnekkig als ‘gezond’ worden aangemerkt. Waarschijnlijk omdat ze eigenlijk vies zijn. Broccoli is er één van. Al vele jaren wordt er onderzoek gedaan naar ‘broccoli tegen kanker’, met wisselend resultaat. Grote probleem is dat niemand weet welke stof(fen) in die groene stronkjes heilzaam zou zijn. Veelbelovend is sulforafaan. In mei vorig jaar maakten Amerikaanse onderzoekers bekend dat borstkankercellen op een petrischaaltje, bespoten met sulforafaan, zich minder snel delen. Ook een experiment met muizen gaf positieve resultaten. Veelbelovend – maar voorlopig meer ook niet. Een mens is geen schaaltje en geen muis. Het aantal positieve resultaten bij labmuizen dat relevant blijkt voor mensen, is bedroevend klein.

Groene thee helpt tegen prostaatkanker

Drie jaar geleden ‘ontdekt’ door Japanse onderzoekers, en nog steeds populair. Zo’n 50.000 mannen (van 40 tot 70 jaar) vulden twintig jaar geleden een formulier in, en in 2004 werden hun medische gegevens opgevraagd. Ruim vierhonderd mannen hadden prostaatkanker, maar wat opviel was dat de mannen die veel groene thee dronken, veel minder vaak kanker in een gevorderd stadium vertoonden. Jammer ?genoeg bleek dat groene-theeslurpers gemiddeld ouder waren, vaker nog bij hun vrouw woonden, vaker rookten en vaker miso-soep aten. Wellicht dat (gevorderde) prostaatkanker dus meer met leeftijd te maken heeft. Of getrouwd zijn. Of soep.

Chocola is ook goed voor je hart!

Alweer een zeer omvangrijke studie, vorig jaar uitgevoerd in Duitsland, waarbij 19.000 mensen negen jaar lang werden gevolgd. Chocola zou de kans op een hartinfarct met wel 40 procent doen dalen! De studie was echter nogal grof – er kunnen heel wat andere factoren een rol hebben gespeeld. Maar het merkwaardigste was: de onderzoekers kwamen met chocolaconsumpties van 1,5 gram (‘laag’) tot 7,5 gram (‘hoog’) per dag. Dat laatste was dus gezond. Maar voor de liefhebber is 7,5 gram helemaal niks. En dat is de studie dus ook.

Rode wijn is goed voor je ogen

Vergeleken met de massa onderzoek naar de gezondheidseffecten van wijn – onderzoek dat vaak wordt gefinancierd door de wijnindustrie – leverde dit onderzoek, van juni vorig jaar, een origineel resultaat. Helaas was het van inferieure kwaliteit. De speurtocht naar wat er nu zo gezond is aan rode wijn, richt zich sinds kort op één enkele stof die in druivenschilletjes zit, reservatrol, dat goed zou zijn voor de bloedvaten. Amerikaanse onderzoekers gaven muizen extra reservatrol, én beschadigden de bloedvaten in hun netvlies (met een lasertje). Na enige tijd werden de muizen onthoofd, de bloedvaten onderzocht, en ziet: bij de muizen met reservatrol waren de bloedvaatjes veel beter hersteld. Conclusie: rode wijn is goed voor bloedvaten. Wellicht ogen. Van muizen.

(depers.nl)

21-02-2011

Oogsten vanuit de ruimte

ENSCHEDE - Vanuit de ruimte is te volgen welke gewassen ergens geteeld worden en ook hoeveel de oogst ongeveer zal opleveren. Dat kan met satellietbeelden, zo ontdekte promovendus Mobushir Riaz Khan van de Universiteit Twente. Hij promoveert woensdag op zijn onderzoek.


© ANP

Voor beleidsmakers is het belangrijk voor de voedselveiligheid, verdeling van subsidies en om optimaal gebruik te maken van de beschikbare grond om te kunnen schatten wat waar groeit en hoeveel er geoogst zal worden.

Met satellietbeelden, die gratis zijn, is dit veel eenvoudiger en minder tijdrovend te bepalen.

© ANP

(nu.nl)

25-02-2011

Kennisbedrijf wil drinkwater uit rook trekken

ARNHEM - Ronkende fabrieken kunnen droge gebieden aan water helpen. Kennisbedrijf Kema heeft een manier bedacht om water te winnen uit de rookgassen van fabrieksschoorstenen. De fabrikant kan dit water hergebruiken, maar het water is ook prima geschikt om te drinken.


© Thinkstock

Dankzij een miljoeneninjectie vanuit Europa gaat Kema de technologie op grote schaal testen, zei een woordvoerder van het kennisbedrijf.

Kema voerde het onderzoek samen uit met onderzoekers van de Universiteit Twente en enkele energiebedrijven. Het water dat normaal in de lucht verdwijnt, wordt met membranen, een soort minuscule filters, uit de rook getrokken.

De hoeveelheid water die bij een gemiddelde energiecentrale opgevangen kan worden, komt overeen met het gemiddelde waterverbruik van ongeveer 3500 gezinnen.

De tests worden uitgevoerd bij energiecentrales in Spanje en Israël, een geothermische bron in Tunesië en papierfabrieken in Nederland en Zuid-Afrika. Deze proeven moeten de weg vrijmaken voor grootschalige invoering van de nieuwe technologie. Hierbij wordt vooral gedacht aan gebieden in Afrika en het Midden-Oosten.

© ANP

(nu.nl)

18-02-2011

Gedroomde nanocomputer lonkt na doorbraak

Amerikaanse wetenschappers hebben met ultradunne nanodraadjes een computerchip in elkaar geknutseld die in staat is simpele berekeningen te maken. Zo’n chip zou wel eens de basis kunnen vormen voor een toekomstige nanoprocessor, die een nieuwe generatie kleinere computers mogelijk maakt.

De beroemde natuurkundige Richard Feynman voorspelde het al in 1959: in de toekomst zullen de elektronische onderdelen van computers slechts enkele atomen groot zijn. Nu, ruim vijftig jaar verder, lijken we een beetje in de buurt hiervan te komen. Nanotechnoloog Charles Lieber en zijn collega’s van de Amerikaanse Harvard-universiteit presenteren, samen met het bedrijf MITRE, een revolutionaire computerchip op basis van ultradunne nanodraden in het vakblad Nature.

Van onderaf
De chips in de huidige computers zijn al ontzettend klein – in de orde van micrometers, duizend keer kleiner dan een millimeter – maar steeds wordt weer gestreefd naar een formaatje kleiner. Maar met de huidige techniek om chips te maken houdt het een keer op. Momenteel worden ‘microchips’ gemaakt door met een bundel licht patronen te etsen in een plakje silicium. Door de patronen steeds nauwkeuriger te schrijven was men de afgelopen jaren in staat steeds kleinere chips te maken. Maar kleiner dan de golflengte van de bundel licht, een paar honderd nanometer, kun je niet gaan. Net als dat je met een potlood nooit een kleinere punt kunt zetten dan de dikte van het potloodpunt zelf. Om nóg kleinere chips te maken, moet je dus een andere manier vinden om ze te bouwen.


Het maken van de huidige chips. Een lichtbron schijnt door een grote versie van het patroon (een masker) en vervolgens door een lens. Hierdoor verkleint het patroon, zodat het op chip-formaat op de plaat met geleidermateriaal (meestal silicium) terecht komt.

.Al sinds de jaren negentig bestaat het idee om computerchips ‘van onderaf’ op te bouwen, de zogenaamde bottom up-benadering. Door losse onderdeeltjes van enkele nanometers groot aan elkaar te monteren, zouden in theorie chips – en dus computers – met nano-afmetingen mogelijk zijn. Zo’n tien jaar geleden werden wat aansprekende resultaten geboekt op dit gebied, maar het is sindsdien vrij stil gebleven. Tot dit moment. Want de door Charles Lieber gebouwde chip blaast de ambitie van een ‘nanocomputer’ weer nieuw leven in.


De eerste programmeerbare nanoprocessor ter wereld, onder de microscoop. Afbeelding: © Lieber group, Harvard University

Simpele berekeningen
Lieber heeft een chip opgebouwd met behulp van hele smalle draadjes. Deze nanodraadjes zijn tien nanometer dik – een paar duizend keer dunner dan een haar – en bestaan uit germanium met een omhulsel van silicium. De nanodraadjes vlocht hij als het ware samen met dunne metalen elektroden. De punten waar de nanodraadjes en elektroden elkaar kruisten, werkten als een transistor: een enkele schakeling op een chip.

Op deze manier legde Lieber een chip in elkaar met enkele honderden schakelingen, in totaal 960 vierkante micrometer groot. Dat is weliswaar groter dan wat je momenteel in je computer kunt vinden, maar volgens Lieber kun je met deze techniek in theorie naar kleinere afmetingen dan ooit met de huidige chips mogelijk is. Lieber noemt zijn chip dan ook een prototype: laten zien dat het kán. En de chip werkt, want het lukte de chip om enkele simpele berekeningen als optellen, aftrekken en vermenigvuldigen uit te voeren. Dat is nooit eerder gelukt met een ‘van onderaf’ opgebouwde chip.


Toekomstige nanocomputers zullen vooral zeer energie-efficiënt zijn en, kop hem maar in, erg klein. Afbeelding: © Lieber group / Harvard University

Mijlpaal
De betrokken onderzoekers noemen de nieuwe chip een mijlpaal in het onderzoek naar een nanocomputer. Maar anderen zijn ook kritisch. De ontwikkeling van de moderne elektronica is de nieuw gebouwde chip zo ver vooruit in snelheid en rekenkracht, dat dit amper valt in te halen. Franz Kruepl, manager van het Amerikaanse bedrijf SanDisk, zegt op de website van Nature dat de industrie tegenwoordig miljoenen transistoren op een enkele chip kan proppen. Voordat Lieber daaraan komt zal hij het formaat van zijn chip drastisch moeten verkleinen en de betrouwbaarheid vergroten, aldus Kreupl.

Lieber erkent dat zijn nieuwe vondst moeilijk kan opboksen tegen de bestaande elektronica. Hij ziet dan ook voornamelijk kansen in het lage energieverbruik van zijn chip (honderd keer efficiënter dan de huidige chips) en – natuurlijk – de kleine afmetingen. Een nieuw soort kleine elektronica ligt in het verschiet in de vorm van kleine robotjes, sensors of medische apparatuur, denkt hij. Of dit de toepassingen zijn van de toekomstige nanocomputers zal moeten blijken. Maar laten we hopen dat we niet nog eens vijftig jaar moeten wachten tot de volgende doorbraak.

Bron:
H. Yan e.a., Programmable nanowire circuits for nanoprocessors, Nature 470 240-244 (10 februari 2011)
doi:10.1038/nature09749

(Kennislink)

23-02-2011

Veroudering omgekeerd in stamcel

Stamcellen gaan in het laboratorium nieuwe inzichten opleveren om zowel ziekelijke als normale veroudering te bestuderen. Dat zeggen Amerikaanse wetenschappers die stamcellen wisten te kweken van mensen met de verouderingsziekte progeria. Hun vondst staat in het blad Nature.


Kinderen met progeria verouderen razendsnel. Afbeelding: © Creative Commons Flickr.com

De verouderingsziekte progeria, veroorzaakt door één fout in het zogenaamde LMNA-gen, is een bizar fenomeen: kinderen van nog geen tien jaar oud hebben het lichaam van een bejaarde. De kinderen hebben typische verouderingseigenschappen, zoals rimpels, botontkalking, haaruitval en aderverkalking. Al deze aftakelende symptomen zijn nagenoeg identiek aan gewone veroudering, maar dan versneld. Gemiddeld worden progeriapatienten twaalf jaar oud; daarna is het lijf op.

Juan Carlos Izpisua Belmonte en zijn collegas van de Universiteit van California hebben, om progeria en veroudering in het algemeen beter te begrijpen, de hulp ingeroepen van stamceltechniek. Dat melden de onderzoekers in Nature. Belmonte, zelf een stamcelspecialist, kwam op het idee om cellen van progeriapatiënten af te nemen en verder te kweken als stamcellen. De progeriacellen verouderen, maar in hun tweede leven als stamcel niet. Onderzoeken hoe dat kan maakt het mogelijk om veroudering op celniveau beter te begrijpen, schrijft Belmonte in Nature.


Een stamcel heeft de eeuwige jeugd. Zelfs wanneer hij afkomstig is van iemand met een verouderingsziekte. Afbeelding: © Wikimedia Commons

Belmontes stamcellen verouderen dus niet: de ziekte is weg. Omdat ze ooit als progeriacel wél verouderden, is dit hoopvol bewijs dat progeria en veroudering terug zijn te draaien. Zelfs celonderdelen zoals de celkern die door progeria waren misvormd, nemen hun gezonde vorm weer aan.

De vergelijking tussen de progeriacel en zijn tweede leven als stamcel, levert volgens Belmonte nieuwe aanknopingspunten op voor medicijnen tegen de verouderingsziekte. Als je bijvoorbeeld de eiwitten in stamcellen en progeriacellen analyseert, en naar verschillen zoekt, vind je mogelijk nieuwe aanknopingspunten voor medicatie.

Als laatste onderzoekspuntje noemt Belmonte een betere analyse van de genetische oorzaken voor veroudering. Omdat de progeriacellen die je omkweekt naar stamcel nog altijd een en dezelfde cel zijn, blijft het DNA onveranderd. Dat veroudering stopt komt vermoedelijk doordat verouderingsgenen niet meer worden afgelezen. Welke genen dit naast het LMNA-gen zijn, moet nader onderzoek uitwijzen.

(Kennislink)

25-02-2011

Vroeger? Dat ligt in het oosten

Hoe je moedertaal bepaalt hoe je denkt

Op een tijdsbalk is links het verleden en rechts later in de tijd. Logisch. Toch? Hoe we over tijd en ruimte denken blijkt afhankelijk te zijn van de taal die we spreken. Sommige volken plaatsen daarom het verleden juist rechts en andere zelfs altijd in het oosten.

Zet een stip een velletje papier. Als die stip vandaag verbeeldt, waar zou je dan een stip voor gisteren plaatsen? Grote kans dat je die links van de eerste stip zet. Je denkt misschien dat dit niks met taal te maken te heeft, maar dan vergis je je. Mensen die Hebreeuws spreken -en dus van rechts naar links schrijven- zetten de stip juist rechts van de eerste stip. Blijkbaar bepaalt de taal die je spreekt hoe je denkt over abstracte zaken als tijd en ruimte. Of misschien bepaalde de manier waarop onze voorouders dachten wel hoe we ons nu in onze taal kunnen uitdrukken.


Edward Sapir en Benjamin Lee Whorf

Van voor naar achter, van oost naar west
De eersten die het idee opperden dat taal en denken nauw met elkaar verbonden zijn waren Benjamin Lee Whorf en Edward Sapir in de jaren 30 van de vorige eeuw. Hun Sapir-Whorf-hypothese, die stelt dat sprekers van verschillende talen ook verschillend denken, werd in eerste instantie door de wetenschap omarmd. Toen in de jaren 70 echter nog steeds geen bewijzen voor het idee gevonden waren, keerden veel wetenschappers het de rug toe. Enkelen hielden stug vol en bleven zoeken naar bewijzen. En de laatste jaren lijken zij toch gelijk te krijgen.

Een van die onderzoekers is Leva Boroditsky, een assistent-professor aan de Stanford University (VS). Zij ging naar Pormpuraaw, een Aboriginal-dorpje in Noord-Australië. De bewoners daar liet ze dezelfde taak uitvoeren met de stipjes en vroeg hun ook nog om reeksen afbeeldingen op volgorde te leggen. Dit waren bijvoorbeeld fotos van een man in verschillende fasen van zijn leven. Of van een banaan geheel in zijn gele jasje tot aan de lege schil. Wat Boroditsky vond was erg opvallend: de Pormpuraawanen legden de kaarten niet consistent van links naar rechts of van rechts naar links. In plaats daarvan legden ze ze steeds van oost naar west, onafhankelijk van hoe ze zaten.

De hele concepten links en rechts bleken niet voor te komen in het Kuuk Thaayorre, de taal in Pormpuraaw. Waar wij in het Westen ruimtelijke informatie verwoorden aan de hand van ons eigen lichaam, gebruiken deze Aboriginals juist de kompasrichtingen. Boroditsky denkt dat dit zo is ontstaan door de baan van de zon: die komt op in het oosten, en verdwijnt later op de dag in het westen.



Tienéén, tientwee, tiendrie
Ergens is dat een heel praktisch systeem: nooit meer onduidelijkheden als Voor jou of voor mij links? Al klinkt het voor ons wel een beetje vreemd om te zeggen Nee, dat schilderij moet nog iets naar noord-noordwest. En je moet dan dus altijd weten waar het noorden is, ook als je in een gebouw bent dat je nog nooit eerder van binnen hebt gezien. Volgens Boroditsky hebben de Pormpuraawanen hier echter totaal geen moeite mee. Een vijfjarige kan daar zonder aarzelen het noorden aanwijzen, iets waar zelfs de slimste westerling grote moeite mee heeft. Haar onderzoek toont dus aan dat niet alle mensen op dezelfde manier denken. En dat taal daar een onderscheidende factor in is.

Ook uit andere onderzoeken blijkt dat taal een rol speelt in de manier waarop onze hersenen zich ontwikkelen. Zo leren kinderen eerder tellen in talen met een duidelijke tientallen-structuur. Onze woorden elf, twaalf, dertien zijn niet zo duidelijk tien plus één, plus twee of plus drie, maar in bijvoorbeeld het Mandarijn blijkt dit wel al uit het woord zelf. En kindjes die Hebreeuws spreken beseffen al bijna een jaar eerder dan Finse kindjes of ze een jongetje of een meisje zijn. Dit komt doordat in het Hebreeuws aan heel veel woorden het geslacht is af te lezen; zelfs jij heeft een markering voor mannelijk of vrouwelijk. In het Fins ontbreekt deze markering volledig.

Getuigenverklaringen
Op zich geen probleem dat we de wereld allemaal nét iets anders zien, maar het kan wel grote gevolgen hebben. In de rechtszaal bijvoorbeeld. Verschillende talen gebruiken verschillende manieren om gebeurtenissen te beschrijven. En dat zorgt ook voor verschillende herinneringen.

Het Engels heeft bijvoorbeeld een voorkeur voor actieve zinnen. Engelsen zeggen eerder Hij brak de vaas dan De vaas is gebroken. Japanners en Spanjaarden gebruiken juist eerder de tweede zin, de passieve zinsconstructie.

Om de gevolgen hiervan te onderzoeken liet Boroditsky Engelsen, Spanjaarden en Japanners kijken naar filmpjes. In de filmpjes waren twee jongens te zien die expres of per ongeluk ballonnen lieten knappen, eieren braken en drankjes morsten. Na het kijken konden alle proefpersonen precies zeggen wie wat gedaan had mits de actie expres was uitgevoerd. Als de gebeurtenis een ongeluk was, was de taal van de proefpersoon een goede voorspeller of de juiste dader aangewezen kon worden. De Engelsen, die altijd actieve zinnen gebruiken, waren hier veel beter in dan de Japanners en de Spanjaarden, die dergelijke situaties in een passieve zin zouden beschrijven. In een passieve zin wordt de dader immers niet genoemd.

Talen maken de mens
Uit al deze onderzoeken blijkt dat Sapir en Whorff er helemaal niet zover naast zaten. Taal lijkt wel degelijk van invloed te zijn op de manier waarop we denken. Boroditsky schrijft deze maand in de Scientific American dat onze talen van de wereld een soort handleidingen zijn, geschreven door onze voorouders, waarin staat hoe we alles om ons heen moeten waarnemen, categoriseren en betekenis geven. Het is een bewijs van ons vermogen om ons aan te passen en om nieuwe dingen uit te vinden of bestaande zaken juist te herschikken. En dat juist wat ons mens maakt, aldus Boroditsky.

(Kennislink)

01-03-2011

'Hersengebieden kunnen van functie veranderen'

AMSTERDAM – Sommige hersendelen van blinde mensen houden zich bezig met taken waar ze oorspronkelijk niet voor zijn bedoeld. Dat hebben Amerikaanse wetenschappers ontdekt.


© Thinkstock

Als mensen blind zijn geboren, worden sommige delen van de visuele cortex op latere leeftijd ingezet voor taalverwerking. Normaal gesproken is dit hersendeel uitsluitend betrokken bij visuele taken.

De bevinding toont aan dat de functie van hersengebieden soms dramatisch verandert en dat taalverwerking niet alleen kan plaatsvinden in gespecialiseerde delen van het brein. Dat schrijven onderzoekers van het Massachussets Institute of Technology in het wetenschappelijk tijdschrift Proceedings of the National Academy of Sciences.

Voorverpakt

“Je brein is geen voorverpakt artikel”, verklaart onderzoekster Marina Bedny. “Onze hersenen ontwikkelen zich niet langs een van te voren uitgestippeld traject. Je kunt het brein eerder zien als een bouwpakket. Het bouwproces wordt sterk beïnvloed door de ervaringen die je opdoet tijdens je ontwikkeling.”

Eerdere studies hadden al aangetoond dat sommige blinde mensen hersenactiviteit in de visuele cortex vertonen tijdens verbale opdrachten. De Amerikaanse wetenschappers hebben echter voor het eerst aangetoond dat de volledige taalverwerking kan plaatsvinden in dit hersengebied.

Hersenscans

Bij hun experiment voerden de onderzoekers hersenscans uit bij blinde mensen die verschillende taalkundige opdrachten maakten. Uit het onderzoek bleek dat de visuele cortex van proefpersonen die blind waren geboren, op dezelfde manier op taal reageerde als hersengebieden die normaal gesproken bij taalverwerking zijn betrokken.

De grote vraag is waarom de visuele hersengebieden van blinde mensen worden ingezet voor taalverwerking.

Dynamiek

Volgens onderzoekster Bedny heeft de verandering van functie waarschijnlijk vooral te maken met een alternatieve ontwikkeling van de hersenen.

“Als de hersenfuncties worden verdeeld en de visuele cortex niet zijn normale functie van visie krijgt, gaat dit gebied waarschijnlijk meedingen naar andere functies”, verklaart Bedny. “De hele ontwikkelingsdynamiek van de hersenen verandert

(nu.nl)

03-03-2011

Trekstraal met laser is mogelijk, zegt wetenschap



Een laser kan zo gemanipuleerd worden dat hij objecten naar zich toetrekt. Dat zeggen wetenschappers van Hong Kong en China.

Het is geweten dat licht een 'duw' kan veroorzaken, bv. in zonnezeilen die ruimtetuigen voortduwen met een 'wind van licht'. De wetenschappers hebben nu berekend wat de voorwaarden zijn om een dergelijke straal ook te laten trekken, meldt BBC News.

Geen optisch pincet
Anders dan een sciencefictionwapen, zou deze technologie wel enkel werken op kleine afstanden. De techniek verschilt ook van een zogenaamd 'optisch pincet', waarbij piepkleine objecten kunnen worden bewogen nadat ze worden gevangen in de focus van een laserstraal. Ook verschilt hij van een werkwijze die Australische onderzoekers vorig jaar gebruikten om de lucht rond een gevangen partikel te verhitten. De trekstraal zou werken met een contante trek in de richting van de bron.

Besselstraal
De wetenschappers gebruiken daarvoor geen standaard laserstraal, maar wel een Besselstraal. Wanneer je er recht naar zou kijken, zou die lijken op de uitdeinende cirkeltjes die een object maakt bij een val in het water. Wanneer een dergelijke straal een object zou raken met een bepaalde hoek, kan de achterwaartse kracht worden gestimuleerd. Terwijl de atomen of moleculen van het doelwit het inkomende licht absorberen en opnieuw uitstralen, kan het deel daarvan dat opnieuw wordt uitgestraald in dezelfde richting als de straal schijnt, zo worden aangewend dat het object wordt achteruitgeduwd in de richting van de bron.

Mogelijkheden
Volgens de onderzoekers kan de ontdekking deuren openen voor nieuwe manieren van optische micromanipulatie, zoals het achterwaartse transport van een partikel over een grote afstand, of het sorteren van partikels. De theorie moet nu worden onderworpen aan een toetsing door derden en worden uitgetest in de praktijk. (sam)

(HLN)

03-03-2011

IPad 2: geen revolutie maar evolutie

De iPad 2 is zowel in zwart als wit leverbaar. Als optie zijn gekleurde kunststof of lederen hoesjes te koop. De iPad 2 die Apple-topman Steve Jobs gisteravond onthulde, is lichter en sneller dan zijn voorganger. Apple heeft ook gezorgd voor een aantal andere verbeteringen, waaronder twee cameras. Beeldscherm, opslagcapaciteit en batterijduur zijn echter gelijk gebleven.

De iPad 2, zoals het apparaat na alle geruchten nu ook officieel blijkt te heten, is op het eerste gezicht grotendeels identiek aan de eerste generatie van Apples tabletcomputer. Het apparaat is op veel fronten verbeterd, maar de meeste veranderingen mogen eerder evolutie dan revolutie worden genoemd. Het aanraakscherm heeft hetzelfde formaat (9,7 inch) en resolutie (1024 x 768 pixels). Ook de onderliggende technologie is niet veranderd.

Snellere A5 dualcore-processor
Een belangrijke verbetering is wel de dualcore A5-microprocessor, die de singlecore A4-chip van de eerste iPad vervangt. Ook de A5 is gebaseerd op een ontwerp van het Britse ARM, waar de ingenieurs van Apple hun eigen aanpassingen aan hebben toegevoegd. De kloksnelheid is hetzelfde gebleven: 1 GHz. Apple claimt een verdubbeling van de algehele performance, terwijl de grafische prestaties 'tot 9 keer sneller' zouden zijn.

Bij de introductie wilden Apple-medewerkers niet zeggen hoe groot het werkgeheugen van de iPad 2 is omdat dit 'niet belangrijk' zou zijn. De eerste iPad moest het met 256 MB RAM-geheugen stellen, terwijl zelfs de iPhone 4 al over 512 MB beschikt. Er deden speculaties de ronde dat de iPad 2 met 1 GB zou worden uitgerust, onder meer om multitasking te vergemakkelijken.

Twee camera's aan voor- en achterkant
Aan de schermkant van de iPad 2 is bovenin een klein gaatje zichtbaar waar een VGA-camera achter schuilgaat. Aan de achterkant zit een tweede camera met een HD-resolutie van 720p. Apple benut beide cameras onder meer voor de applicatie FaceTime, waarmee gebruikers videogesprekken kunnen voeren tussen een iPad, iPhone of iMac. FaceTime was al eerder beschikbaar op de iPhone 4 en de iMac.

De cameras komen ook tot hun recht met een andere nieuwe app, PhotoBooth. De software bevat een aantal speciale effecten om fotos 'artistiek' te bewerken, bijvoorbeeld door portretten te vervormen. Geweldig voor feestjes of gewoon voor de lol, stelt Apple.

Nog een toevoeging is een gyroscoop, die samenwerkt met de al aanwezige versnellingsmeter en het kompas. Daardoor zijn locatie, positie en richting van de iPad 2 exact te bepalen. Apple verwacht dat een nieuwe generatie apps, waaronder games, van deze voorziening gebruik gaan maken. Nog steeds hebben alleen de 3G-modellen een gps-ontvanger.

Zware jongen iets lichter geworden
De eerste iPad was met zijn 680 gram voor het wifi-model aan de zware kant. Apple heeft daar bijna 80 gram van af weten te schaven. Het gewicht van de modellen met wifi plus 3G is verlaagd van 730 naar 613 gram. De tablet is tegelijk 33 procent platter geworden: van 13,4 naar 8,8 millimeter. Dat maakt de iPad 2 zelfs dunner dan de iPhone 4, die 9,3 mm dik is. Lengte en breedte zijn nauwelijks veranderd.

Opslagcapaciteiten zijn niet veranderd
Apple zag kennelijk geen reden om de opslagcapaciteit van de iPad te vergroten. Die is naar keuze nog steeds 16, 32 of 64 GB. Ook zijn deze 3 capaciteiten nog steeds met alleen wifi of met zowel wifi als 3G-communicatie leverbaar. Nieuw is dat meteen een model voor het Amerikaanse cdma-netwerk van Verizon Wireless uitkomt.

Verder is de iPad voortaan niet alleen in zwart maar ook met een witte behuizing leverbaar. En wel meteen. Vorig jaar kondigde Apple ook een witte versie van de iPhone 4 aan, maar die was door productieproblemen lange tijd niet leverbaar.

Smart Cover met magneetjes aan iPad 2 bevestigd
Als extra accessoire (39 dollar in polyurethaan, 69 dollar in leer) is een nieuw type hoes voor de iPad 2 leverbaar, die Smart Cover is gedoopt. Op de eerste tasjes van Apple voor de iPad is nogal wat kritiek gekomen, omdat ze vrij dik en zwaar zijn. "Het is geen tasje maar een 'cover' ", zei topman Jobs bij de onthulling van de Smart Cover met nadruk.

De Smart Cover is heel dun en licht, wordt met een aantal magneetjes op zijn plaats gehouden en kan in een aantal stroken worden omgevouwen. Daardoor is hij ook als bureaustandaard te gebruiken. Door het onderste strookje dicht te klappen, gaat de iPad 2 in de slaapstand.

Een andere nieuwe accessoire (eveneens van 39 dollar) is de Digital AV Adapter, een verloopkabel waarmee beelden naar een apparaat met HDMI-ingang kunnen worden uitgevoerd. Dat kan bijvoorbeeld een HD-televisie of een lcd-projector zijn. De maximale resolutie daarbij is 1080p. Dit betekent waarschijnlijk dat 'upscaling' vanaf 720p resolutie wordt gedaan. De zogeheten gespiegelde video-output werkt met alle apps.

iPad 2 is zeer snel na onthulling echt te koop
Opmerkelijk is hoe snel na de onthulling de iPad 2 daadwerkelijk verkrijgbaar is. In de Verenigde Staten ligt de nieuwe tablet vanaf 11 maart in de winkel. Al op 25 maart volgen 26 andere landen, waaronder Nederland. Vorig jaar moest Nederland tot eind juli wachten op de eerste iPad, nadat die vanaf april al in de VS te koop was.

Apple heeft de internationale prijzen nog niet onthuld, maar in de VS zijn de prijzen exact gelijk aan die van de eerste iPads. Dat betekent bijvoorbeeld dat het wifi-model met 16 GB nog steeds 499 dollar kost en het topmodel met 64 GB, wifi en 3G 829 dollar.

(automatiseringgids.nl)

14-03-2011

Nieuwe ruimtesimulator SRON bootst heelal na



SRON Netherlands Institute for Space Research gaat met financiële steun van onderzoeksfinancier NWO een ruimtesimulator ontwikkelen. In de simulator - die de duisternis en de extreem lage temperaturen in het heelal nabootst - wil het ruimteonderzoeksinstituut zijn ruimte-instrumenten aan intensieve tests gaan onderwerpen.

De eerste kandidaat is de infraroodspectrometer SAFARI, het toekomstige Europese zenuwcentrum van de Japanse ruimtetelescoop SPICA. SAFARI wordt uitgerust met ultragevoelige infrarood-detectoren. Deze Transition Edge Sensors zijn door SRON ontwikkeld. De nieuwe technologie stelt echter veel hogere eisen aan het ijken van de instrumenten (kalibratie) en aan de testfaciliteiten op de grond, die zeer lichtdicht moeten zijn.

De ruimtesimulator die SRON nu met financiële steun van NWO (circa 900.000 euro) gaat ontwikkelen, voldoet aan al die eisen. De totale kosten bedragen circa 1,2 miljoen euro; de simulator moet eind 2012 operationeel zijn.

(allesoversterrenkunde)

14-03-2011

Snelle zonnecellen

Zonnecel kan nu goedkoper gemaakt worden.

Zonnecellen worden gemaakt door atomen met veel energie op een dun plaatje te laten vallen. Maar dit gaat erg langzaam, waardoor het maken van zonnecellen een kostbare aangelegenheid wordt. Maar nu heeft de TU Delft een manier gevonden om het productieproces tien keer sneller te maken.

Onderzoekers van de TU Delft hebben een manier gevonden om goedkopere zonnecellen te maken. Met deze nieuwe methode duurt het maken van een zonnecel tien keer zo kort, waardoor er dus meer cellen in dezelfde tijd kunnen worden gemaakt. Michael Wank promoveert vandaag op zijn ontdekkingen over van amorf silicium gemaakte zonnecellen.

Drie soorten zonnecellen
Zonnecellen worden meestal van silicium gemaakt. Silicium heeft als voordeel dat het goedkoop is en makkelijk in bulk te verwerken is. Het nadeel van silicium is het lage rendement dat het over het algemeen oplevert in zonnecellen.

Silicium kan op verschillende manieren voorkomen in zonnecellen. Het verschil zit hem hierbij in de structuur van de atomen op de cel, die effect hebben op de prijs en de efficiëntie van de zonnecel. Bij de kristallijne structuur liggen alle atomen op de hele cel netjes naast elkaar in een keurig grid. Hierdoor kan stroom goed door de cel heen. Deze cellen hebben dan ook een (relatief) hoog rendement. Nadeel: ze zijn heel erg duur om te maken. De polykristallijne cellen zijn wat goedkoper, maar ook minder goed. Hierin zijn kleine blokjes van de cel telkens netjes gerangschikt, maar de blokjes liggen onderling niet netjes bij elkaar.

Het amorfe silicium, de derde soort, heeft alle atomen slordig door elkaar liggen. Deze vorm van silicium is het goedkoopst, maar maakt ook de slechtste cellen. Een voordeel van amorfe zonnecellen is wel dat ze buigbaar zijn, waardoor ze bijvoorbeeld geïntegreerd kunnen worden in gebouwen. Bij kristallijne cellen moeten de bekende grote plakken los op het dak gemonteerd worden.

Om een (amorfe) zonnecel te produceren wordt silaangas in een machine gepompt. De machine zorgt ervoor dat het gas als silicium neerslaat op een plaatje, en op deze manier wordt er laagje voor laagje een zonnecel gevormd. Dit proces heet chemische dampdepositie. Maar dit gaat erg langzaam: ongeveer 0.1 nanometer per seconde. Aangezien zonnecellen ongeveer 250 nanometer dik zijn, duurt het wel veertig minuten om één zonnecel te maken.

Plasma en ionen
Maar er bestaat een manier om het proces sneller te laten verlopen. De promotor van Wank, Dr. Miro Zeman legt uit over de methode: Wanneer er tijdens het proces in de machine plasma wordt toegevoegd verloopt het proces veel sneller. Alleen, als het silicium op het plaatje ligt, moet het nog een energie-boost krijgen om zich netjes te schikken, zodat het goed energie kan geleiden. Bij andere cellen en chips komt deze energie van warmte: de chip wordt verwarmd, de atomen op de chip gaan bewegen en komen in een net patroon te liggen. Maar zonnecellen kunnen niet zo verhit worden: dan zouden ze stukgaan. Wat Wank nu heeft ontdekt is dat in plaats van verhitting ook een stroom ionen gebruikt kan worden om het silicium te bewerken. Door dit ion-shot krijgen de atomen zo'n knal dat ze zich rangschikken, zonder verhitting van de zonnecel.

Tien keer sneller
De resultaten van de nieuwe methode van Wank liegen er niet om: zonnecellen kunnen zo wel tien keer sneller worden geproduceerd, met 1 nanometer per seconde. Hiermee kan de productie van deze zonnecellen dus goedkoper worden, zonder dat de kwaliteit afneemt; de snelle zonnecellen hebben net als de huidige een rendement van rond de zeven procent. Zeman,denkt dat we misschien al over 2 jaar deze cellen op de markt zullen zien. 'Er zijn in ieder geval al bedrijven die op industriële schaal de machines maken, die nodig zijn voor de productie van de cellen. Er is dus duidelijk interesse in deze nieuwe techniek.'

Marc Seijlhouwer

(Noorderlicht)

20-03-2011

Welke nanoproducten kun je nu al kopen?

Tennisrackets, onderbroeken en Benny de beer

Het aantal producten waarbij nanotechnologie wordt gebruikt bij het maken ervan, blijft gestaag groeien. Op dit moment zijn er wereldwijd ruim 1300 ‘nanoproducten’ op de markt, blijkt uit de meest recente inventarisatie. Om wat voor producten gaat het eigenlijk? En hoe weet je wanneer iets een nanoproduct is?

De markt overspoelen doet nanotechnologie momenteel niet. Maar de laatste cijfers laten wel zien dat de opmars van producten waar nanotechnologie wordt ingezet bij het maken ervan gestaag voortzet. Werden in 2005 nog 54 ‘nanoproducten’ geteld, de jaren erna is dat aantal vrijwel continu gestegen tot 1317 in 2010. De cijfers komen van de inventarisatie door het Amerikaanse Project on Emerging Nanotechnologies (PEN). Hoewel zij de producten niet wetenschappelijk testen – en de getallen dus met een korreltje zout moeten worden genomen – wordt de database door velen gezien als een goede en betrouwbare indicatie.


Het aantal nanoproducten per jaar, volgens de database van de Project on Emerging Nanotechnologies. De groei kan nagenoeg perfect benaderd worden met een rechte lijn. Afbeelding: © Project on Emerging Nanotechnologies

.Wat is PEN?
Project on Emerging Nanotechnologies (PEN) is een samenwerking tussen het onderzoeksinstituut Woodrow Wilson International Center for Scholars en de organisatie Pew Charitable Trusts, met als doel: publiek, beleidsmakers en bedrijfsleven objectief informeren over nanotechnologie. De database met nanoproducten komt tot stand met hulp van fabrikanten en betrouwbare bronnen. Helemaal waterdicht is het niet, want de producten worden niet wetenschappelijk getest. Desondanks grijpen politici en beleidsmakers meestal terug op deze database voor een overzicht van nanoproducten.

Vooral gezondheidsproducten

Over wat voor producten praten we eigenlijk als we het hebben over nanoproducten? Revolutionair nieuw spul? Dat valt wel mee. Nanotechnologie wordt momenteel veelal toegepast om de eigenschappen van bestaande producten te verbeteren. Bijvoorbeeld door tennisrackets of golfsticks sterker en lichter te maken. Of door nieuwe, handige eigenschappen te geven aan een product. Bijvoorbeeld een koelkast die bacteriën doodt, of jassen en overhemden die niet kreuken.

De verschillende soorten nanoproducten die nu verkrijgbaar zijn lopen erg uiteen. Van verzorgingsproducten tot autolak en van tuinartikelen tot speelgoed. De database van PEN heeft de producten in een aantal categorieën verdeeld. De categorie met de meeste producten is ‘Health and Fitness’ waaronder cosmetica, kleding en sportartikelen vallen. Denk dan aan een huidcrème met nanodeeltjes goud die de huid gezond houdt, niet-stinkende sokken en onderbroeken of, één van de bekendste, de transparante zonnebrandcrème.



De database bevat ook een aantal opvallende producten. Zo blijken bijvoorbeeld de Xbox 360 en de iPhone onderdelen te bevatten die met nanotechnologie gemaakt worden. Andere noemenswaardige producten zijn aluminiumfolie waarmee eten sneller gaar wordt zonder de knapperigheid te verliezen, een lichtgewicht ijsbijl en Benny de Beer (zie afbeelding links), de knuffelbeer waar zilvernanodeeltjes aan zijn toegevoegd om bacteriën weg te houden bij kinderen.

De ‘nano’ in nanoproduct
Er zijn verschillende manieren waarop nanotechnologie wordt toegepast in producten. Zo kunnen bijvoorbeeld nanodeeltjes worden toegevoegd, zoals in zonnebrandcrème en sokken. Of de structuur van materialen wordt op nanoschaal bewerkt om het product steviger of lichter te maken, zoals bij sportartikelen. Daarnaast kan nanotechnologie gebruikt zijn als techniek om hele fijne structuren te maken, zoals in het geheugen van mobiele telefoons.
Geen controle

De database bevat producten die wereldwijd op de markt zijn. Dat wil niet zeggen dat ze hier in Nederland allemaal in de schappen liggen. De meeste producten komen uit de Verenigde Staten en zullen met name daar te koop zijn. In Nederland zijn in totaal 119 verschillende nanoproducten op de markt, zo bleek vorig jaar uit een inventarisatie van de Voedsel en Warenautoriteit (VWA). Maar net als PEN heeft ook de VWA niet gecontroleerd of er daadwerkelijk nanodeeltjes in een product zaten.

Dat is het probleem bij nanoproducten: we weten niet altijd zeker wanneer iets een nanoproduct is. Fabrikanten zijn niet verplicht op een product te vermelden dat het nanodeeltjes bevat of met nanotechnologie gemaakt is. En als er wel iets met ‘nano’ op het product staat, hoeft dat niet eens waar te zijn. Het kan ook een marketingtruc zijn. Een controlerende instantie als de VWA heeft nu nog niet de technieken om de aanwezigheid van nanodeeltjes in producten vast te stellen. Dan is er ook nog het veiligheidsaspect: van een aantal nanodeeltjes – die al in producten voorkomen – is nog niet volledig duidelijk wat de effecten zijn voor de gezondheid en het milieu. Het wachten is op regelgeving die duidelijkheid schept, en tot die tijd moet de consument zelf beslissen of hij een product wil kopen. Een database als die van PEN kan dan een beetje helpen.

Bron:
Consumer Products Inventory, Project on Emerging Nanotechnologies

(Kennislink)