[CENTRAAL] Wetenschap & Technologie in het Nieuws 2

Welkom in Wetenschap & Technologie in het Nieuws!

Wetenschap & Technologie in het Nieuws

12-09-2011

Wetenschappers verklaren beroemde illusie



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

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


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

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

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

(Scientias

19-09-2011

Rond de wereld in 60 seconden


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

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

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

(HLN)

23-09-2011

Meting ondermijnt relativiteitstheorie Albert Einstein

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


Wetenschappers hebben hun meting maandenlang gecontroleerd

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

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

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

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

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


Door Shari Deira

(Elsevier)

quote:

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

[..]

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

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

[ afbeelding ]

26-09-2011

Vervaagt het heelal?

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


Zullen wij mensen veranderen in radioactief opgloeiende materie?

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

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

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

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

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

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

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

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

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

(Visionair.nl)

02-10-2011

Supercontinent in de maak

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


Afbeelding: © Google Maps / NASA

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

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

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

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



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

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


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

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

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

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


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

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

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

(Kennislink)

06-10-2011

Menselijke stamcellen met kloontechniek aangemaakt



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

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

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

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

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

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

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

(HLN)

05-10-2011

Onzichtbaar met nanobuisjes koolstof

Effect lijkt op luchtspiegeling
Door: Arnout Jaspers

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


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

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

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

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

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

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

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

(Wetenschap24.nl)

10-10-2011

'Mens die 1000 wordt, leeft nu al'



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

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

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

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

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

(depers.nl)

19-10-2011

Einsteins examens

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

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

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


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

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

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


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

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

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

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


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

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

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

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

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


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

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


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

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

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

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

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

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

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


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

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

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

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

(Kennislink)

11-11-2011

Eredoctoraat voor Mythbusters

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


Foto: Gamer.nl

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

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

.
Busted

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

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

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

© ANP

(nu.nl)

14-11-2011

1 op 5 'levende planten' kan nog communiceren



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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

(HLN)

14-11-2011

Robbert Dijkgraaf naar Institute for Advanced Study in Princeton



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

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

(allesoversterrenkunde)

15-11-2011

Kwantummechanica na tachtig jaar opgevolgd door nieuwe theorie?

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


Waarschijnlijkheidgolven in een kwantumomheining.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

(Visionair.nl)

18-11-2011

Museum stelt stukjes hersenen van Einstein tentoon



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

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

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



(HLN)

18-11-2011

Neutrino's na tweede test opnieuw sneller dan het licht


© afp

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

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

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

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

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

(HLN)

20-11-2011

Wetenschappers creëren licht uit vacuüm

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

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

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

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



(Tweakers.net)

23-11-2011

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



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

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

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

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

(HLN)

19-11-2011

196: een deksels lastig getal

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

(Kennislink)

28-11-2011

Hersenbeschadigingen sneller zichtbaar met 'DTI'



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

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

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

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

(HLN)

30-11-2011

Wetenschappers printen botten

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



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

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

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

Steiger

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

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

Resultaten

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

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

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

Bekijk de video van de Washington State University

(nu.nl)

30-11-2011

Activiteiten van hersenen zichtbaar

Door een gen te isoleren uit een micro-organisme kunnen wetenschappers hersencellen laten oplichten en zo de activiteit zien.


Foto: ANP

Onderzoekers van de universiteit van Harvard in de VS pasten neuronen genetisch zo aan, dat ze oplichten als ze hun elektrische stroompjes afvuren.

De methode hoe dat te bewerkstelligen, beschrijft het onderzoeksteam in het tijdschrift Nature Methods van deze week.

Neuronen - ook wel zenuwcellen - zijn lichaamscellen die tot het zenuwstelsel behoren. Al deze cellen communiceren met allerlei onderdelen van het lichaam, alleen het meten van de signalen is geen sinecure.

.Onderzoekers koppelen nu nog letterlijk elektroden aan de cellen om te meten. Dat kost veel tijd, zo'n twee uur per keer, en de meeste cellen leven er niet lang door. Al met al lastig om onderzoek mee te doen.

Oplichten

Een micro-organisme uit de Dode Zee brengt hier verandering in. Het draagt een gen bij zich waardoor een cel oplicht als er een elektrisch stroompje doorheen gaat. Door dit gen te isoleren en bij een virus in te brengen, konden de onderzoekers gecultiveerde hersencellen infecteren met dit virus. Eenmaal geïnfecteerd, lichtten de hersencellen ook op als er een stroompje doorheen liep.

De ontwikkelde methode haalt de tijdrovende klus van het aansluiten van elektroden om te kunnen meten weg en de cellen gaan veel minder snel dood, waardoor langduriger experimenten uit te voeren zijn. Omdat niet elke cel een aparte aansluiting nodig heeft, zijn grote hoeveelheden neuronen tegelijk te volgen, zodat complexe neurologische systemen na te bootsen zijn.

Opwindend

Een van de auteurs Adam Cohen legt uit dat het heel opwindend onderzoek is voor de biologie: "We kunnen nu zien hoe signalen door een neurologisch netwerk verplaatsen. We kunnen bestuderen met welke snelheid het signaal verspreid en of het verandert als het signaal door een cel heen loopt. Misschien kunnen we zelfs ooit bekijken hoe die signalen zich verspreiden in levende dieren."

Wetenschappers kunnen in de toekomst van een patiënt een stamcelpakketje afnemen om neuronen van te maken. Dan zetten onderzoekers in het laboratorium bepaalde genen 'aan' om ervoor te zorgen dat het zenuwcellen worden. Dat zijn dan dezelfde zenuwcellen als bij de patiënt, het zijn ten slotte zijn stamcellen.

Na die procedure infecteren de onderzoekers de neuronen in het lab met het virus, waardoor de eigenschap om op te lichten bij elektrische activiteit er in de cel bijkomt. Op die manier is het makkelijk om heel specifieke behandelingen te testen voor een persoon.

© NU.nl/Krijn Soeteman

(nu.nl)

01-12-2011

Diamanten aan de ketting

Vreemde quantumwereld rukt op

Einstein geloofde er niet in: volgens de quantumtheorie kunnen elektronen of fotonen verstrengeld zijn waardoor er een spookachtige werking op afstand bestaat. Diamantjes beheersen dat kunstje nu ook.


Tekening van twee trillende diamantkristallen die door een lichtpulsje (groen) worden aangeslagen en verstrengeld.

Nog ziet de wereld om ons heen er vertrouwd uit. De dingen hebben hun plaats, oorzaken gaan voor de gevolgen uit en gebeurtenissen gehoorzamen aan de klassieke wetten van de natuur.
Maar schijn bedriegt. De quantumwereld rukt op. Die schimmige theorie waarin het toeval regeert en niets is wat het schijnt, lijkt niet beperkt tot de microkosmos van atomen en moleculen. Het zijn niet alleen elektronen die overal en nergens tegelijk kunnen zijn of elkaar op grote afstand weten te beïnvloeden. Ook gewone voorwerpen die we met het blote oog kunnen zien, lijken onderworpen aan het krankjorume regime van de quantumtheorie.

Tenminste, dat zou de conclusie kunnen zijn uit een onderzoek dat deze week in Science is gepubliceerd. Britse en Canadese fysici melden daarin dat ze erin zijn geslaagd het vreemdste fenomeen uit de quantumtheorie, de verstrengeling, bij twee diamantjes te bewerkstelligen. Als elektronen of fotonen verstrengeld zijn, delen ze eigenschappen en houden die lotsverbondenheid vast, ook al zijn ze mijlenver van elkaar verwijderd en kunnen ze niet communiceren.

Casino
Albert Einstein wilde niet aan de quantumtheorie, juist omdat die verstrengeling tot absurde gevolgen leidde. Zijn beroemde paradox liet zien dat er dan ook ‘een spookachtige werking op afstand’ zou moeten zijn, iets wat zijn eigen relativiteitstheorie verbood. Maar na zijn dood bewezen fysici dat verstrengeling een realiteit was, en dat lieten ze in experimenten zien ook, met name met fotonen.

Maar verstrengelde voorwerpen? Stel je voor, schrijft de commentator van Science, dat de rouletteballetjes in het casino met elkaar verstrengeld zijn. Als het ene balletje dan op ‘zwart’ of ‘even’ valt, moet het andere automatisch op ‘rood’ of ‘oneven’ uitkomen. Heel gewoon voor fotonen, maar voor rouletteballetjes?

Zo ver zijn de fysici uit Oxford en Ottawa dan ook nog niet. De eigenschap die hun diamantjes deelden, betrof niet zoiets macroscopisch als het vakje van de roulettetafel, maar de trilling van hun kristalstructuur. Dat doet aan het principe echter niets af. Net zo min als het feit dat het heel kleine diamantjes waren.
Warmtesprongetjes

De juweeltjes van een paar millimeter groot bevatten altijd nog zo’n tien biljard (10 tot de macht 16) atomen. Dat is zo’n groot aantal dat normaalgesproken alle mogelijke quantummechanische effecten door middeling verdwijnen. Bovendien is er vaak zo veel interactie met de buitenwereld dat alleen al de warmtesprongetjes alle verstrengelingen verbreken.

Maar diamant is vermaard om zijn hardheid. Het kristal is zo rigide dat alle atomen dezelfde trilling aannemen, en dan alleen in een zeer hoge frequentie – in de orde van miljoenen megahertz. Daar hebben temperatuurfluctuaties geen vat meer op.

Dat bood de fysici het voordeel dat ze hun opstelling niet hoefden af te koelen tot in de buurt van het absolute nulpunt (-273 graden Celsius), maar gewoon bij kamertemperatuur konden werken. Toch is het knap dat ze beide diamantjes met laserpulsen in een trilling wisten te krijgen – ondanks dat ze 15 centimeter uit elkaar lagen – en vervolgens met een tweede laserpuls konden aantonen dat de trillingen verstrengeld waren. Het knappe schuilt in het feit dat de diamanttrilling slechts 7 picoseconden (7 biljoenste seconden) aanhield; de tweede puls kwam dan ook binnen een halve picoseconde achter de eerste aan.

Quantumcomputer
Het bewijs dat de diamantjes inderdaad verstrengeld waren, berustte op een standaardprocedure (het zogeheten DLCZ-schema). Het is hogere fysica die erop neerkomt dat van het tweede laserpulsje niet meer te zeggen is welk diamantje het heeft beroerd. Dat wijst erop dat de twee diamantjes hun trilling werkelijk delen.

De lezer zal inmiddels gerust zijn: deze bewijsvoering verandert niets aan zijn vertrouwde wereldbeeld. Maar voor de fysica is het een grote sprong voorwaarts. Als de diamantjes hun quantumeigenschappen even kunnen vasthouden, komt de quantumcomputer ook weer dichterbij. Dat moet uiteindelijk een macroscopisch apparaat wordt dat voor zijn rekenwerk gebruikmaakt van de verstrengeling. “Alleen is zeven picoseconde ook voor de supersnelle quantumcomputer wat kort”, stelt de commentator zuinigjes vast.

K. C. Lee ea: ‘Entangling Macroscopic Diamonds at Room Temperature’, in Science van 2 december 2011

(Wetenschap24)

10-12-2011

Muzikaliteit wetenschappelijk ontleed

Sommige mensen zijn op muzikaal vlak uitzonderlijk begaafd, anderen schort het compleet aan muzikaa inzicht en gevoel. Mensen die lijden aan ‘amusia’ begrijpen niet wat muziek is. Muziek is voor hen niets meer dan geluid dat hun onverschillig laat, of vervelende herrie.



Darwin beschouwde muziek als een van de grootste raadsels van de mens. Heeft muziek een evolutionair nut of is het een toevallig bijproduct van andere eigenschappen? Psycholoog Isabelle Peretz werd wereldberoemd met haar onderzoek naar amusia, het ontbreken van gevoel voor muziek. Peretz is ervan overtuigd dat muziek niet zomaar een bijproduct is.

Op 14 december zendt Labyrint een programma uit over amusia en muziek als waardevol instrument bij hersenonderzoek.

Decembermaand is muziekmaand. Miljoenen Nederlanders stemmen de radio af op de muziek uit hun jeugd. De Top2000 is razend populair. Het is duidelijk dat muziek wat met ons doet. Maar waarom? De Top2000 vroeg wetenschappers deze vraag te beantwoorden. Ook Labyrint duikt in de muziek. Waar zit muziek in onze hersenen? Waarom zijn we eigenlijk muzikaal? En hebben dieren ook ritme? Recente onderzoeken brengen ons steeds dichter bij de antwoorden.

Psycholoog Isabelle Peretz leidt in Montreal een groot onderzoekslaboratorium waar zij al jaren onderzoek doet naar amusia. Niet iedereen wordt geboren met gevoel voor muziek. Mensen met amusia kunnen de ene noot niet van de andere onderscheiden. Haar onderzoek toonde aan dat muziek in de hersenen een eigen netwerk heeft, los van taal. Recentelijk documenteerde Peretz een nieuwe vorm van amusia: beatdeafness, oftewel maatdoofheid. Labyrint ontmoette Mathieu, de eerste wetenschappelijk gedocumenteerde persoon zonder ritmegevoel.

Het tv-programma laat zien dat muziek een waardevol instrument kan zijn bij hersenonderzoek. De Nederlandse neuroloog Cyrille Ferrier wordt gevolgd, die denkt dat muziek wel eens de oplossing kan zijn voor een groot probleem in de neurologie: het lokaliseren van belangrijke gebieden in de hersenen.

(Psycholoog.net)

12-12-2011

Cambridge zet manuscripten Newton online



De Universiteit van Cambridge gaat bijna alle manuscripten van de natuurkundige Isaac Newton op internet zetten. Dat werd maandag bekendgemaakt. De verzameling telt in totaal zo'n vierduizend documenten die zijn voorzien van aantekeningen, annotaties en de rekenkundige achtergrond van zijn ontdekkingen.

Het is niet de eerste keer dat documenten van Newton online worden gezet. De volledige tekst van zo'n honderddertig manuscripten is door de Universiteit van Sussex eerder al op internet gezet. Cambridge heeft echter fotokopieën van de manuscripten online gezet, waardoor volgens de universiteit een groter publiek de volledige structuur van zijn documenten kan onderzoeken.

(depers.nl)

13-12-2011

Wat maakt muziek bijzonder?

De drager van emoties

Door: Bouwe van Straten

Vraag een willekeurig iemand naar zijn of haar muzikale voorkeur, en je zult onmiddellijk antwoord krijgen. Elk jaar doen talloze mensen weer moeite om hun favoriete nummer zo hoog mogelijk in de Top-2000 te krijgen. Maar wat maakt die muziek nu zo bijzonder?


Hier wordt de wetenschap ook stil van.

Je kunt je afvragen of er geen dingen zijn waar de wetenschap maar beter van af kan blijven. Sommige mensen hebben dat bij muziek. Niet zo gek, want als je de persoonlijke expressie in muziek hoort, denk je onwillekeurig: wat kan de wetenschap hier over zeggen? Wat voor algemene wetmatigheden liggen er ten grondslag aan de gitaar-erupties van Jimi Hendrix? Of aan de breekbaarheid van Jacques Brels Ne me quitte pas? En wat voegt het toe om die te kennen?

Muziek- en cognitiewetenschapper Henkjan Honing krijgt die vraag regelmatig voorgelegd, en hoeft niet lang na te denken over het antwoord: ‘Het is eigenlijk niet anders als met taal. Sommige mensen waarderen bepaalde literatuur heel erg, iedereen heeft z’n persoonlijke voorkeuren. Maar dat zegt nog niets over het fenomeen taal op zich, waar we allemaal een talent voor hebben: we kunnen allemaal leren spreken en lezen. Dat is heel goed wetenschappelijk te bestuderen, en met muziek is het net zo.’ Met andere woorden: hoe persoonlijk muziek ook kan zijn, wat we met elkaar delen is een liefde voor muziek. We vinden het bijna allemaal mooi en belangrijk.

Henkjan Honing heeft tijdens ons interview alle reden om in een goed humeur te zijn: hij heeft zojuist de definitieve toezegging gekregen voor een groot nieuw onderzoeksproject, waarmee hij meer inzicht hoopt te krijgen in wat muziek nu precies bijzonder maakt voor mensen. Een invalshoek die goed aansluit bij de grote vraag die hij probeert te beantwoorden: wat maakt ons muzikale wezens?


He, dat heb ik eerder gehoord.

Baby’s, pubers en sentiment
Zo’n twee jaar geleden ontdekte Honing dat baby’s al meteen na de geboorte maatgevoel hebben. Laat je bijvoorbeeld de eerste tel van de maat weg, dan zijn ze verbaasd. Dat kunnen ze natuurlijk nog niet duidelijk maken, maar in hun hersenen is te zien dat er een verwachtingpatroon wordt doorbroken. Als vervolg op dat onderzoek is Honing nu ook bezig om te kijken of maatgevoel voorkomt bij resusapen. Mocht dat niet zo zijn, dan zou dat betekenen dat muziek is ontstaan nadat de laatste gemeenschappelijke voorouder van de mens en de resusaap heeft geleefd – zo’n 23 miljoen jaar geleden.

De kans is dus groot dat we binnen afzienbare tijd vrij precies kunnen zeggen wanneer muziek is ontstaan. Maar er is ook al veel bekend over de wetenschap achter onze muzikale voorkeuren. Zo weten we inmiddels dat baby’s meteen na hun geboorte niet alleen maatgevoel hebben, maar ook een voorkeur voor de muziek die ze in de baarmoeder al gehoord hebben – dankzij het feit dat een foetus al na twintig weken kan horen. Kinderen hebben daarnaast een duidelijke voorkeur voor consonanten – samenklanken die harmonisch klinken en niet ‘schuren’. Vanaf hun tweede levensjaar ontwikkelen ze een voorliefde voor de muziek uit hun eigen cultuur.

Complexiteit speelt eveneens een belangrijke rol, ook op latere leeftijd. Een te eenvoudig stuk kan onze interesse niet lang vasthouden, een te complex stuk schrikt af. Het moge duidelijk zijn dat de sweet spot per persoon verschilt. De een vindt Bohemian Rhapsody van Queen prachtig, de ander vindt het misschien te onvoorspelbaar.

Voor veel mensen blijft de muziek uit hun jeugd hun hele leven een bijzondere rol spelen. Zelfs dementerende mensen kunnen de liedjes uit hun jeugd vaak nog woordelijk meezingen. De psycholoog Douwe Draaisma heeft dat het reminiscentie-effect genoemd: het feit dat vrijwel alle mensen, ongeacht hun leeftijd, de meeste herinneringen hebben aan gebeurtenissen uit hun jeugd en vroege volwassenheid. Dat fenomeen wordt wel toegeschreven aan de sterke ontwikkeling van het brein tijdens de puberteit, en het grote aantal nieuwe verbindingen dat hersencellen in die tijd aangaan.


Get out!

Jeuk
Maar wat maakt nu precies dat muziek je zo kan raken? Dat is de inzet van het nieuwe project van Honing. Het heet COGITCH - naar cognitive itch of oorwurm, een liedje dat maar in je hoofd blijft hangen – en is een samenwerkingsverband van de Universiteit van Amsterdam met de Universiteit Utrecht, het Instituut Beeld en Geluid in Hilversum en het Meertens Instituut. ‘Volgend jaar doet de Top-2000 vast ook mee’, zegt hij lachend. De hoofdvraag is: waar in een liedje zit nu precies het moment dat je raakt?

Want de muziek uit je jeugd mag dan bijzonder zijn, het maakt wel degelijk uit welke muziek dat is, denkt Henkjan Honing. ‘Als je aan andere muziek was blootgesteld, had je dat dan net zo mooi gevonden? Onwaarschijnlijk. Ik leg dat vaak uit aan de hand van het woord drager. Muziek is een drager van emoties. Maar bepaalde structurele aspecten van muziek dragen betere dan andere.’

De beste dragers
Met zijn nieuwe project gaat Honing op zoek naar de beste dragers. Door aan heel veel mensen niet alleen te gaan vragen wat hun favoriete nummer is, maar ook welk moment in het nummer ze het mooiste vinden. Wanneer de snik komt, of wanneer ze blij worden. Dat moet een lijstje gaan opleveren met de beste dragers.

Nu is daar al wel het nodige over bekend. Muzikanten hebben er vaak een goed gevoel voor, en mensen die veel hits schrijven lijken er ook een talent voor te hebben. Sommige dalende akkoordenreeksen bijvoorbeeld hebben bijna steevast een sterk effect op mensen. ‘Er is inderdaad een lijstje van structurele effecten die mensen het meeste noemen’, zegt Honing, ‘maar dat is me niet precies genoeg. Met ons nieuwe project hopen we te achterhalen wat een stuk memorabel maakt, en welke fragmenten dat zijn.’

Het geheim van de magie van Hotel California of No woman, no cry zal de wetenschap voorlopig nog wel niet blootleggen. Maar er is nog heel veel te leren over het ontstaan van muziek, hoe de mens een muzikaal wezen is geworden en hoe muziek zo’n goede drager van onze emoties kan zijn. Tijdens de volgende editie van de Top-2000 kun je aan dat onderzoek waarschijnlijk zelf een bijdrage gaan leveren.

(Wetenschap24.nl

20-12-2011

IBM: "Over vijf jaar kunnen we gedachten lezen"



De Amerikaanse informaticareus IBM voorziet tegen 2017 de komst van toestellen die gedachten kunnen lezen, en zelfs mensen kunnen herkennen aan de hand van die gedachten.

"Van Houdini tot Luke Skywalker over X-Men, gedachten lezen is altijd al een van de grootste wensen van scifi-amateurs geweest, een wens die weldra werkelijkheid kan worden", zegt IBM in zijn jaarlijkse voorspellingen voor de toekomstige technologie over vijf jaar.

"De onderzoekers van IBM maken deel uit van degenen die de manier bestuderen om je hersenen aan uw elektronische apparatuur te koppelen, of dat nu je computer of smartphone is", luidt het.

Toepassingen
Een van die toepassingen bijvoorbeeld is dat een telefoongebruiker door enkel te denken aan een persoon zijn toestel het overeenkomstige nummer vormt. Paswoorden, zo verzekert het bedrijf, zullen vervangen worden door biometrische identificatie, gezichts- of stemherkenning.

"Stel je voor je kan in alle veiligheid geld uit de muur halen door enkel maar je naam te zeggen of in een kleine sensor te kijken die je netvlies herkent, voorspelt IBM. (belga/sam)

(HLN)

30-12-2011

Placebo tussen de oren

Flexibiliteit van de hersenen geneest
Door: Frank Nuijens

Placebo’s lijken niet zo goed te werken tegen infecties en wonden, maar des te beter bij ziekten van het brein. Patiënten met de ziekte van Parkinson maken weer dopamine aan, pijn verdwijnt na het aanbrengen van een nutteloze crème, en mensen met een depressie voelen zich beter na een suikerpilletje. Ze hebben zelfs dezelfde veranderingen in hun hersenen als patiënten die Prozac slikken, maar wel vallen ze sneller terug in hun depressie. Het geneesmiddel lijkt een placebo-plus.


© Helen Mayberg
Hersenscan van depressieve patiënten die of een placebo (bovenste rij) of een antidepressivum (onderste rij) slikten. De scans laten zien welke hersendelen meer (rood) of minder (geel) actief werden na het slikken van het middel. Beide groepen hebben een verhoogde activiteit in de denkende delen van het brein en een verlaagde activiteit in de emotionele delen. Daarnaast hebben de mensen die een antidepressivum kregen een verlaagde activiteit van andere hersendelen.

Mensen met de ziekte van Parkinson hebben last van trillende handen, armen, en andere spieren in het lichaam. De oorzaak daarvan is het afsterven van cellen in bepaalde hersengebieden, zoals de basale ganglia. Een gebrek aan dopamine, een stof die in deze delen van de hersenen ervoor zorgt dat de cellen met elkaar kunnen communiceren, verstoort de motoriek.

Placebo’s lijken goed te werken voor mensen met de ziekte van Parkinson. Jon Stoessl en zijn collega’s van de Universiteit van British Columbia in Vancouver publiceerden een onderzoek met een opmerkelijk resultaat: dankzij een placebo gingen de beschadigde hersengebieden van hun patiënten dopamine produceren.

De patiënten in het onderzoek hadden eerder het geneesmiddel levodopa gekregen. Dit middel vervangt de dopamine die niet meer wordt aangemaakt. Mensen in de onderzoeksgroep kregen of een injectie met apomorfine, een stof die hetzelfde effect heeft als levodopa, of een injectie met fysiologisch zout, het placebo. De onderzoekers bekeken met een hersenscan of de hersenen van de placebo-ontvangers dopamine aanmaakten. En inderdaad, dat deden ze, in dezelfde hoeveelheden als toen ze levodopa innamen.

Volgens Stoessl komt dat omdat de patiënten een verlichting van hun trillende spieren verwachtten (zij wisten niet of ze een placebo of een echt medicijn kregen). Als reactie daarop maakten ze zelf dopamine aan, nota bene met die gedeelten van de hersenen die door een beschadiging werden geacht dat niet meer te kunnen.

Om de invloed van de verwachting van deze patiënt te bepalen, heeft Fabrizio Benedetti van de Universiteit van Turijn een nog spectaculairder experiment gedaan. Hij onderzocht patiënten die langdurig elektroden geïmplanteerd hadden gekregen in hun hersenen. Hij vertelde de patiënten dat deze elektroden zouden helpen de motoriek van hun handen onder controle te houden.

Benedetti voerde twee proeven uit. In het eerste experiment wisten de patiënten niet dat de elektroden aangezet werden, in het tweede experiment werden ze wel gewezen op de hersenstimulatie. De onderzoekers vonden een duidelijk positief effect van het scheppen van een verwachting, waarbij de symptomen van de Parkinson-patiënten aanzienlijk minder werden als ze wisten dat hun hersenen gestimuleerd werden. De stroomstootjes hielpen een stuk minder als de mensen niet wisten dat de elektroden aanstonden.

Maar hersenen kunnen meer dan alleen dopamine aanmaken. Ook mensen die pijn hebben kunnen door hun brein geholpen worden met lichaamseigen verdovingsmiddelen: endogene opioïden. Iedereen heeft zich wel eens in de vingers gesneden zonder zich ervan bewust te zijn. Pas als je kijkt naar de wond, komt de pijn op. Maar ook het omgekeerde komt voor: je weet dat je ergens pijn hebt en het slikken van een pijnstiller werkt haast voordat je hem ingeslikt hebt.

Benedetti heeft een simpel experiment gedaan om het effect van verwachting bij pijnlijden aan te tonen. Mensen kregen op vier verschillende plekken op het lichaam een injectie met een middel dat een branderig gevoel van de huid gaf. Vervolgens smeerde hij op één van de vier plekken een zalfje waarvan hij tegen de proefpersonen zei dat het een sterk verdovingsmiddel was. Hij vroeg hen naar hun pijnbeleving. Het zalfje was een placebo, maar mensen zeiden toch minder pijn te voelen op de plekken op het lichaam waar het zalfje was aangebracht.

Vervolgens vroegen de onderzoekers zich af of deze verdovende werking afkomstig was van lichaamseigen verdovingsmiddelen. Ze spoten mensen bij dezelfde proef in met naloxon, een middel dat de lichaamseigen verdovingsmiddelen uitschakelt. Het nutteloze zalfje bleek nu niet meer te werken: de mensen voelden met en zonder zalf dezelfde pijn. Het lichaam maakt, onder invloed van de verwachting om minder pijn te voelen, zelf een verdovingsmiddel aan en wel precies op de plek waar het pijn doet.

Ook de manier waarop een placebo wordt gegeven maakt uit. Benedetti gaf 278 patiënten die net een operatie hadden ondergaan een pijnstiller. De ene helft van deze mensen kreeg openlijk met een injectienaald de pijnstiller toegediend, de andere helft kreeg hetzelfde middel via een infuus, waarbij ze niet konden zien wanneer ze het middel wel en niet kregen. De pijnstiller werkte in beide gevallen, maar de mensen die de injectie hadden gekregen, zeiden minder pijn te hebben.

‘Denk jezelf beter lijkt’ zelfs te werken voor een complexe aandoening als depressie. Helen Mayberg van het Rotman Onderzoeksinstituut in Toronto bekeek de hersenactiviteit van depressieve mannen die of Prozac of een placebo slikten. Na zes weken voelden beide groepen patiënten zich beter en waren de veranderingen in hun hersenactiviteit vergelijkbaar, maar niet helemaal hetzelfde. “We vonden bij beide groepen mensen veranderingen in de stofwisseling van de corticale (denkende) en limbische-paralimbische (emotionele) regio’s van het brein,” zegt Mayberg in een persbericht. Als ware het een thermostaat moet in het depressieve brein het emotionele gedeelte op een laag pitje worden gezet, terwijl het denkende deel actiever moet worden.

De patiënten die het echte geneesmiddel slikten, vertoonden extra veranderingen in hersengebieden als de hersenstam en de hippocampus. “Misschien zijn deze extra veranderingen nodig om het effect van het geneesmiddel langdurig te laten werken,” meldt Mayberg. “Als de hersenen reageren op een placebo, betekent het dat je brein de mogelijkheid heeft zichzelf beter te maken, maar dat is naar alle waarschijnlijkheid een korte-termijneffect. Met andere woorden, een geneesmiddel is een placebo-plus.”

Ook in dit geval wordt het positieve effect van het placebo toegeschreven aan de verwachting van de patiënt. “Daarnaast helpt het ook om de omgeving van de patiënt te veranderen,” meent Mayberg. “De omgeving van een ziekenhuis, hulp van het personeel, het geloof dat ze een antidepressivum krijgen en het feit dat ze even in een andere omgeving zijn, geven deze mensen een positieve instelling.”

Als we onszelf beter kunnen denken, rijst de vraag hoe we dat doen en of we misschien gebruik kunnen maken van deze mogelijkheid in plaats van ons lichaam vol medicijnen te pompen.

A.J. Stoessl et al.: Expectation and dopamine release: mechanism of the placebo effect in Parkinson's disease. In: Science, vol. 293, p. 1164 (10 augustus 2001).

F. Benedetti et al.: Expectations modulate the stimulus-response curve of the subthalamic nucleus in Parkinson's disease. In voorbereiding.

F. Benedetti et al.: Somatotopic activation of opioid systems by target-directed expectations of analgesia. In: Journal of Neuroscience, vol. 19, p. 3639 - 3648 (1999).

H.S. Mayberg et al.: The Functional Neuroanatomy of the Placebo Effect. In: American Journal of Psychiatry, vol. 159, p. 728 - 737 (mei 2002).

(wetenschap24:nl)

23-12-2011

Linnaeus nu pas echt dood



Na 259 jaar hoeven biologen nieuwe planten geen namen in het Latijn meer te geven. Het einde van Linnaeus' wetenschappelijke standaard voor het classificeren van soorten komt op 1 januari 2012. Dat schrijft Brits dagblad Daily Mail vrijdag.

Een internationaal botanisch congres bepaalde afgelopen zomer dat versoepeling nodig is omdat weinig onderzoekers nog Latijn begrijpen. Als iemand een nieuwe soort ontdekt dan kost het daarom vaak veel tijd een grammaticaal correcte Latijnse omschrijving te maken.

Aangezien wetenschappelijke publicaties al erg langzaam gaan, hoopt het congres dat de soepelere regels het proces versnellen. Ze hebben daarom ook afgesproken dat online publicaties hetzelfde aanzien genieten als artikelen in een papieren tijdschrift.

Het uitsterven van sommige planten gaat zo snel dat ze soms al niet meer bestaan tegen de tijd dat wetenschappers er een paper over kunnen publiceren. Botanici beschrijven wel 2000 nieuwe planten, algen en schimmels per jaar.

Doctor James Miller van The New York Botanical Garden is blij met de verandering: "We moeten nog minstens 20 procent van alle planten wereldwijd ontdekken. Deze stap helpt hopelijk in het documenteren van biodiversiteit voordat die verloren gaat door ontbossing en milieuproblemen."

Carolus Linnaeus werd geboren in Zweden in 1707 en promoveerde in Harderwijk. Hij standaardiseerde de nomenclatuur voor planten met zijn publicatie van "Species Plantarum" in 1753. Sindsdien kregen alle wetenschappelijke namen voor planten twee Latijnse delen, een geslachtsnaam en een soortnaam.

Miller noemde een nieuwe boom bijvoorbeeld 'cordia coemarae' in 2001. Daarbij hoort de beschrijving: "Arbor ad 8 m alta, ramunculis sparse pilosis, trichomatis 2-2.5 mm longis."

Vertaling: "Boom 8 meter hoog, takken schaars en bedekt met fijne haren, de haren 2-2.5 milimeter lang."

Als de nieuwe regels in werking treden, mag de omschrijving zowel in het Latijn als in het Engels.

(depers.nl)

...

[ Bericht 99% gewijzigd door ExperimentalFrentalMental op 27-12-2011 18:32:55 ]

01-01-2012

Wetenschap & technologie: wat brengt 2012?



Het jaar 2011 bracht ons veel nieuws op het gebied van wetenschap en technologie, zoals crashende vogels, een harde schijf van bacteriën, het afscheid van de shuttle, de oplichterij van Diederik Stapel en het vertrek van André Kuipers. Wat gaat 2012 brengen?

Het Higgs-deeltje wordt gevonden
In 2011 zagen wetenschappers een glimp van het befaamde Higgs-deeltje. Dit is een ontbrekend deeltje dat een belangrijke rol speelt in het standaardmodel van de deeltjesfysica. Als dit deeltje wordt gevonden, dan kunnen wetenschappers voortborduren op het standaardmodel. Zo niet, dan is het tijd voor een andere theorie. CERN zoekt al jaren naar het Higgs-deeltje, maar kwam afgelopen jaar erg dichtbij. In 2012 is de kans groot dat het Higgs-deeltje daadwerkelijk gevonden wordt.

De wereld eindigt niet
Of u nu gelooft in de Maya’s of niet: de wereld eindigt niet in 2012. Grote kans dat 21 december 2012 onopgemerkt voorbij gaat. De Mayakalender bestaat uit dertien cycli van 144.000 dagen. De laatste dag is 21 december 2012. “Wat de Maya’s voor die datum echt voorspelden, was dat er een god op aarde zou komen, maar ze vermeldden niet dat de aarde zou vergaan”, legt onderzoeker Guillermo Bernal van het Centrum voor Mayastudies aan de Mexicaanse universiteit uit. “Het vergaan van de wereld is een westerse interpretatie van de kalender.”



Welkom thuis André Kuipers
In juni 2012 landt astronaut André Kuipers op aarde na een missie van vijf en een halve maand. Kuipers heeft al diverse Nederlandse records verbroken (o.a. langste ruimtevlucht en meeste ruimtevluchten). De vraag is of deze records de komende jaren door een andere Nederlandse astronaut verbroken gaan worden. Waarschijnlijk niet. André Kuipers is niet alleen een gepassioneerd vakman, maar hij is ook prettig in de omgang. Op Scientias.nl blijven we zijn missie volgen. Eén ding is zeker: Kuipers heeft de komende tijd genoeg te doen. Zijn missie – PromISSe – bestaat namelijk uit 57 wetenschappelijke experimenten, die door de astronaut worden uitgevoerd.

Wist u dat…
…2012 ook wel eens het jaar kan worden van de gezondheid? Misschien wordt er wel een medicijn gevonden om Alzheimer, Aids of kanker voor eens en voor altijd uit te roeien. Het klinkt als een illusie, maar in 2011 kwamen wetenschappers erg dichtbij (1, 2).Zware zonnestormen?
Wetenschappers zijn bang dat zonnestormen dit jaar de Olympische Spelen verstoren. Hoewel de piek van het zonnemaximum pas in mei 2013 is, kunnen we het komende jaar al wel veel zonnevlekken en zonnevlammen verwachten. Communicatiesystemen kunnen beschadigd worden door magnetische stormen en zonnevlammen: massieve explosies in de atmosfeer van de zon. Gevolg: geen livebeelden vanaf de Olympische Spelen. Een mooi bijeffect is dat we dit jaar misschien wel kunnen genieten van prachtig noorderlicht.

Vostokmeer binnen handbereik
In 2012 bereiken Russische wetenschappers waarschijnlijk het Vostokmeer. Dit is een geïsoleerd meer onder het oppervlak van Antarctica. Het meer is al miljoenen jaren afgesloten van de buitenwereld, dus het is de vraag wat wetenschappers aantreffen. Sinds de ontdekking in 1993 zijn wetenschappers bezig om het Vostokmeer te bereiken. De Russen hebben al een gat van 3.720 meter geboord. Dit betekent dat zij nog maar 30 meter hoeven te boren. Vanaf december 2011 zijn de Russen weer begonnen met het boren, aangezien het toen weer zomer was op de zuidpool.



Curiosity landt op Mars
NASA’s grootste Marsrover aller tijden landt in augustus 2012 op Mars. Curiosity daalt af in de Gale-krater. In deze krater bevindt zich een bijzondere berg met veel rijke mineralen. Wetenschappers willden deze berg onderzoeken. Curiosity is uitgerust met de nieuwste technologieën, zoals twee krachtige camera’s en tien instrumenten. Wij kijken nu al uit naar de eerste foto’s van deze rover

(scientias.nl)

02-01-2012

Stradivarius ontmaskerd

Instrumenten van de befaamde violenmaker zijn niet per se beter dan moderne

De violen van de 18e-eeuwse instrumentenmakers Stradivari en Guarneri zijn wereldberoemd, en dankzij hun reputatie als de beste violen die ooit zijn gemaakt haast onbetaalbaar. Maar: zijn ze wel écht zo goed?


© Håkan Svensson / Wikimedia
Een van de twee Stradivarius-violen die tentoongesteld staan in het Palacio Real te Madrid.

Stradivarius-violen zijn ongetwijfeld de beroemdste violen ter wereld. Er is al vaak geprobeerd om het geheim van de instrumenten van meester-violenmaker Antonio Stradivari (1644-1737) te ontrafelen, maar niemand is er ooit in geslaagd een viool te maken die net zo’n mooi geluid produceert en net zo fijn speelt. Dat maakt de instrumenten gewild, en duur: Stradivariussen uit de beste periode van de instrumentenmaker zijn miljoenen euro’s waard. Toch is die reputatie niet per se terecht.

Het is een bekend verschijnsel dat mensen dingen als kunstwerken, maar ook voedsel of medicijnen hoger waarderen als zij weten (of denken te weten) dat het voorwerp een zeer goede reputatie heeft of erg duur is. Dus besloot een aantal Franse en Amerikaanse muziekwetenschappers om de beroemde violen eens aan een blinde test te onderwerpen. De resultaten hiervan staan deze week in PNAS.

Tijdens de Eight International Violin Competition of Indianapolis lieten Claudia Fritz en haar collega’s 21 ervaren top-violisten op een drietal oude, Italiaanse violen spelen (twee van Stradivari en één van zijn eveneens befaamde tijdgenoot Guiseppe Guarneri). Daarnaast moesten de violisten op drie moderne violen spelen. Dit alles gebeurde in willekeurige volgorde, en geblinddoekt; de muzikanten konden dus niet zien wat voor instrument zij in hun handen hadden. Ook werd er een sterke geurstof aangebracht onder hun neus, zodat zij niet konden ruiken of de violen oud of nieuw waren.

Na het spelen moesten de violisten de instrumenten op een aantal punten beoordelen, waaronder hoe prettig ze speelden en hoe goed het geluid klonk. Ook moesten zij aangeven welke viool ze het liefste mee naar huis zouden nemen, en welke zij het slechtste vonden. De uitkomst van de test was verrassend: een van de moderne violen stak met kop en schouders boven de beroemde, peperdure oude violen uit. Terwijl een Stradivarius juist op bijna alle punten het slechtste scoorde, en werd aangemerkt als het instrument dat de muzikanten het minst graag zelf zouden bezitten. Opvallend is ook dat de muzikanten, eenmaal geblinddoekt, niet konden aangeven welke instrumenten oud of nieuw waren.

Blijkbaar draagt de reputatie van de Stradivarius en andere violen uit de “gouden tijd van violenmakers” inderdaad sterk bij aan de waardering van de instrumenten. Het onderzoeksartikel vermeldt overigens niet welke Stradivarius het is die als slechtste uit de blinde test kwam. De instrumenten waren allemaal “in goed vertrouwen” uitgeleend, en op voorwaarde dat zij “anoniem” zouden blijven. Wel schrijven de wetenschappers dat het gaat om een viool die gebouwd is rond 1700, en die in de 20e eeuw lange tijd in het bezit is geweest van een beroemde violist, maar nu in handen is van een instituut dat het instrument af en toe uitleent aan getalenteerde muzikanten.

(wetenschap24.nl)

04-01-2012

Eventjes onzichtbaar
Gat tussen versneld en vertraagd licht maskeert gebeurtenis



Iets onzichtbaar maken kan niet alleen door het licht er soepel omheen te laten stromen. Voor het eerst is het nu ook gelukt door licht te vertragen en te versnellen. Tijdens het gat dat zo in een lichtstraal ontstaat, kun je stiekem iets doen.

onzichtbaar
In de optische natuurkunde gebeuren de laatste jaren gekke dingen. Zo kan licht worden stilgezet of zelfs in z'n achteruit worden gezet en zijn er materialen gemaakt die licht de verkeerde kant op buigen, waardoor onzichtbaarheid binnen bereik komt. Nu is er weer iets nieuws: een truc die zorgt dat een waarnemer een ononderbroken lichtstraal ziet, terwijl daar in werkelijkheid een gat in is gemaakt dat een fractie van een seconde later weer is dichtgemaakt. Tijdens die onderbreking kan een gebeurtenis ongemerkt plaatsvinden.

De theorie van zon temporal cloak, zeg maar een onzichtbaarheidsmantel die van tijd is gemaakt, is eind 2010 verzonnen, toen de eerste ruimtelijke onzichtbaarheidsmantels waren gerealiseerd die licht om een object heen lieten stromen. Dit alternatieve mechanisme maakt geen objecten, maar gebeurtenissen onzichtbaar. Nu heeft een viertal onderzoekers van de New Yorkse Cornell University zon constructie daadwerkelijk gemaakt, rapporteren ze in Nature.

Begrafenisstoet

De crux van de technologie lijkt op wat er gebeurt als een flinke groep langzaamrijdende autos, laten we zeggen een begrafenisstoet, een spoorwegovergang tegenkomt. Ze rijden er ongehinderd overheen, tot de slagbomen dichtgaan. Achter de autos die al voorbij de overgang zijn en gewoon doorrijden, ontstaat een autoloze zone, omdat de rest moet wachten terwijl er een trein passeert. Maar zodra de bomen weer open gaan, rijden de achterblijvers weg met een hogere snelheid. Na een tijdje hebben ze het gat weer dichtgereden. Een waarnemer die een eind na de spoorwegovergang langs de weg staat, ziet de autos dus langskomen alsof er nooit een trein tussendoor is gereden.

Moti Fridman en collegas hebben zoiets gedaan, maar dan met licht. Ze hebben een gat geknipt in een lichtstraal door een deel ervan te versnellen en het deel daar direct achter te vertragen, zodat er een gat ontstond. Iets verderop deden ze het omgekeerde, zodat het gat weer werd opgevuld. Het resultaat is een lichtstraal die ononderbroken lijkt voor een waarnemer waarop die straal gericht is.

Tijdlenzen

Licht versnellen en vertragen, hoe deden ze dat? Dat ging met zogenaamde tijdlenzen. Twee halve tijdlenzen aan iedere kant, om precies te zijn. Wat natuurlijk weer de vraag oproept wat een tijdlens dan is. Welnu, dat is een vreemd apparaatje. Een tijdlens is een chip die de kleur van een lichtstraal verandert met andere woorden: hij wijzigt de golflengte van het licht. Hij doet dat van moment tot moment anders.

De tijdlens zorgde in dit experiment dat de golflengte van het licht eerst zon 30 biljoenste van een seconde steeds hoger werd, en daarna plotseling een stuk lager, waarna hij in nog 30 biljoenste van een seconde geleidelijk naar zijn oorspronkelijke golflengte terugkwam. Het veranderde licht werd vervolgens door een materiaal gestuurd waarin licht van verschillende kleuren met verschillende snelheden reist. Dat was precies zo op elkaar afgestemd, dat alle licht op twee hoopjes geschoven werd. Ertussen was even geen licht, 50 biljoenste van een seconde lang. Licht legt in die tijd ongeveer anderhalve centimeter af.

Een stukje verderop deden de onderzoekers precies het omgekeerde: ze haalden de lichthoopjes eerst weer uit elkaar door ze door materiaal te sturen dat de verschillende golflengten met verschillende snelheden doorliet - maar dan precies tegengesteld aan wat het eerste materiaal deed - en haalden het vervolgens door een tijdlens die alle golflengtes weer terugbracht naar de oude waarde, 1,544 nanometer in dit geval. Daardoor kwam de herstelde lichtstraal weer naar buiten alsof er nooit een gat in had gezeten.

Ultrakorte laserpulsjes

Om te demonstreren dat je in zon tijdgat inderdaad stiekem een gebeurtenis kunt laten plaatsvinden, bestookten ze het midden van hun constructie met ultrakorte laserpulsjes van 5 biljoenste van een seconde, die de lichtstraal steeds heel even verstoorde, wat te meten was. Stond hun onzichtbaarheidsmantel aan, dan was die verstoring niet te zien. De laserpuls viel in het tijdgat en had dus niets te verstoren.

Heel interessant, maar wat is hier het nut van, denk je misschien. Een mens tijdelijk onzichtbaar maken zit er op deze schaal in ieder geval niet in. Fridman en zijn collegas zien dan ook eerder toepassingen in de beveiliging van communicatie in optische elektronica in het verschiet. En het spelen met tijdlenzen zou ook kunnen helpen om nog meer datastromen tegelijk door glasvezels te persen. Maar dat hebben ze een paar jaar geleden al gedemonstreerd.

(wetenschap24.nl)

[ Bericht 75% gewijzigd door ExperimentalFrentalMental op 05-01-2012 09:21:33 ]

08-01-2012

'Stem' Stephen Hawking (70) dreigt verloren te gaan



Als mirakel van de medische wetenschap en toonaangevend natuurkundige en kosmoloog blaast de Brit Stephen Hawking vandaag 70 kaarsjes uit. Bijna vijftig jaar geleden stelden artsen een neurologische aandoening bij hem vast, waarmee hij nog amper enkele jaren zou kunnen leven. Het slechte nieuws op zijn verjaardag is dat zijn gecomputeriseerde stem verloren dreigt te gaan.

Hawking woont vandaag evenwel de conferentie in Cambridge ter ere van zijn zeventigste verjaardag om gezondheidsredenen niet bij. Dat heeft vicerector Leszek Borysiewicz van de vermaarde Engelse universiteit bekendgemaakt. "Stephen maakt het niet goed. Hij heeft vrijdag het ziekenhuis verlaten" zei professor Borysiewicz. De jarige zou de conferentie nu via het internet volgen.

Dalende spiercontrole
Het niet-opdagen van Hawking op het uitverkochte symposium valt samen met zorgen over zijn gezondheid nadat zijn persoonlijke assistent ervoor heeft gewaarschuwd dat de geleerde riskeert zijn beroemde gecomputeriseerde stem te verliezen. Dat meldt SkyNews. Volgens Judith Croasdell wordt een en ander veroorzaakt door een dalende spiercontrole. Hawking spreekt almaar trager. Op slechte dagen kan hij maar een woord per minuut uitbrengen, zei Croasdell tegenover de Daily Telegraph. Men is op zoek naar nieuwe technologie om de kwestie op te lossen.

Briljant
Als professor wiskunde en theoretische natuurkunde aan de Universiteit van Cambridge geldt Hawking als één van de meest briljante natuurkundigen sinds Albert Einstein. Hij maakte vooral faam in verband met zijn theorieën over zwarte gaten en de studie van het jonge universum.

Populair
Maar ook buiten academische middens is de man populair. Van zijn eerste boek "A Brief History of Times" gingen volgens de gezaghebbende krant The Guardian wereldwijd meer dan tien miljoen exemplaren over de toonbank. Hij dook op in series als "The Simpsons" en in "Star Trek: The Next Generation". Tevens is hij te horen in onder meer het nummer "Keep Talking" van de megarockgroep Pink Floyd.

Neurologische aandoening
In 1963 stelden artsen bij de toen 21-jarige man de progressieve neurologische aandoening ALS (amyotrofische laterale sclerose) vast en voorspelden ze dat hij maar een paar jaar meer te leven had. Toch is Hawking er nog steeds, zij het rolstoelgebonden en enkel communicerend via een spraakcomputer. (belga/sg/eb)

(HLN)

06-01-2012

Chimere rhesusaap bewijst opnieuw dat mens geen muis is



In de VS zijn voor het eerst drie chimere rhesusaapjes geboren, opgebouwd uit cellen met verschillende genetische codes. Maar het kostte wel veel meer moeite dan het kweken van chimere muizen, melden Masahito Tachibana en Shoukhrat Mitalipov (Oregon National Primate Research Center) in het tijdschrift Cell.

Hun belangrijkste boodschap is dan ook dat je heel erg moet uitkijken met het extrapoleren van muizen-stamcelonderzoek. Grote kans dat de daar geleerde trucjes niet opgaan bij primaten en dus ook niet bij mensen.

Zulke chimere muizen worden gemaakt door een (al dan niet vooraf genetisch gemodificeerde) embryonale stamcel van de ene muis te injecteren in een pril embryo (blastocyst) van een andere muis. De cellen in die blastocyst zijn nog volkomen ongespecialiseerd en kunnen uitgroeien tot elk willekeurig type weefsel. De ‘vreemde’ stamcel blijkt dat spelletje perfect mee te spelen, met als resultaat een muis die hier en daar in zijn lijf cellen heeft zitten met het DNA dat gekopieerd is van die stamcel. Deze ingreep is al jaren routine.

Bij apen blijkt dit echter niet te werken. De onderzoekers vermoeden dat dit komt doordat hun embryonale cellen zich net iets eerder specialiseren. Een laboratoriumkweekje van embryonale apenstamcellen is dus iets minder pluripotent dan een kweekje van muizenstamcellen, en niet meer in staat om naadloos in een blastocyst te integreren.

Dat heeft dus ook implicaties voor alle andere dingen die je met die stamcellen wenst uit te halen. Bijvoorbeeld gentherapie. Bij muizen mag dat soms aardig lukken. Maar wie er op rekent dat het dan ook bij mensen werkt, houdt zichzelf voor de gek.

Om chimere primaten te maken, blijk je te moeten werken met nog prillere embryo’s die uit slechts 4 cellen bestaan. Als je er daar een paar van tegen elkaar schuift, blijken ze zich nog wel te vermengen. In Oregon hebben ze het 29 keer geprobeerd, met 3 tot 6 setjes van 4 cellen, en in alle gevallen kwam er een levensvatbare blastocyst uit.

Uiteindelijk mochten 3 chimere embryo’s uitgroeien tot complete apen. Ze heten Roku, Hex en Chimero, en onderzoek heeft aangetoond dat ze inderdaad chimera’s zijn tot in het diepst van hun weefsels. Van Roku is zelfs niet keihard te zeggen of het een mannetje of een vrouwtje is, al ziet hij er van buiten als een mannetje uit. Voor de rest mankeren de aapjes overigens niets, athans voor zover de onderzoekers kunnen zien.

Voor de zekerheid wordt er bij aangetekend dat het verwekken van menselijke chimera’s out of the question blijft, al was het alleen maar omdat er geen enkele reden is om zoiets te willen.

bron: BBC News, Cell

(c2w.nl)

Mooie natuurkunde-tv met Brian Cox

A Night with the Stars

11-01-2012

Telomeerlengte in jonge vogel voorspelt levensduur
Hoe langer het telomeer, hoe langer de vogel zal leven

De lengte van de telomeren in de jonge jaren van de zebravink is voorspellend voor de levensduur van de vogel, stelt Britt Heidinger van de Universiteit van Glasgow in PNAS. Deze uitspraak is het resultaat van het volgen van een groep van 99 zebravinken, gedurende hun hele leven. Eerder was al bekend dat de lengte van telomeren met de tijd afnemen en dat dit een rolt speelt in veroudering. Het resultaat van dit onderzoek levert hier voor het eerst bewijs voor.


Chromosomen (blauw) met hun telomeren (gele)

De wetenschappers bepaalden op gezette tijden de telomeerlengte in rode bloedcellen van de 99 zebravinken. De levensduur van de vogels varieerde tussen ongeveer een half en negen jaar. De resultaten laten zien dat langere telomeren zorgen voor langer levende vogels. De telomeerlengte op een leeftijd van 25 dagen voorspelde de levensduur van de vogels het beste. Toekomstig onderzoek moet uitwijzen hoe het komt dat de telomeerlengte bij geboorte zo varieert tussen individuen.

De resultaten van deze studie suggereren ook dat studies naar de relatie tussen telomeerlengte en bereikte leeftijd, uitgevoerd in oudere mensen, niet doeltreffend zijn. De telomeerlengte heeft op die leeftijd geen voorspellende waarde meer. Daarnaast zal een dergelijke studie waarschijnlijk vertekend zijn, omdat personen met kort telomeer waarschijnlijk al voor aanvang van het onderzoek gestorven zijn.

Telomeer is een lengte DNA die, samen met wat eiwitten, aan het einde van chromosomen een soort beschermkapje vormt. Zie het als het stukje plastic aan het einde van een veter. In het telomeer bevinden zich geen genen en dat is maar goed ook. Bij iedere celdeling wordt het telomeer namelijk wat korter. Wanneer het coderende DNA wordt bereikt stopt de cel met delen. Hoe langer het telomeer is, hoe vaker een cel dus kan delen voordat er schade ontstaat aan de coderende delen van het chromosoom. Vandaar de aanname dat de lengte van het telomeer invloed heeft op de leeftijd die een dier of mens kan bereiken.

Bron: PNAS

(c2w.nl)

12-01-2012

Nanodraad houdt quantumwereld op afstand

Wet van Ohm blijft tot op atoomschaal behouden

Hoeveel kleiner kunnen ze nog worden, de onderdelen op een computerchip? Wellicht toch nog kleiner dan we dachten, zo toont een Australische studie deze week aan in het tijdschrift Science. In dunne siliciumdraden van enkele atomen dik wisten de onderzoekers de gevreesde quantumeffecten te omzeilen. De geleiding hield daardoor stand, tegen de verwachting in.


Afbeelding: © Intel

Klein, kleiner, kleinst. Dat gaat op voor de transistoren – de elektrische schakelingen – in onze computerchips. Ruwweg elke twee jaar verdubbelt het aantal transistoren dat op een chip past. Bevatte een chip in 1965 nog zo’n 60 transistoren, inmiddels zijn we het duizelingwekkende aantal van 2,5 miljard voorbij. Deze ontwikkeling, bekend als de Wet van Moore, geeft ons steeds kleinere en krachtigere elektrische apparaten.

Quantumwereld in zicht?
Maar hoe lang kunnen we nog doorgaan met het verkleinen van transistoren? De afmetingen van de huidige transistoren – enkele tientallen nanometers – naderen de schaal van atomen. Volgens experts komt daarmee een ondergrens in zicht. Als de stroomdraden tussen de schakelingen op een chip nog slechts enkele atomen dik zijn, gaat de geleiding omlaag als gevolg van quantumeffecten, zo is de gedachte.


In de quantumwereld zien we deeltjes niet als bewegende bolletjes, maar als golven.

Op de schaal van atomen domineert de quantummechanica, de natuurtheorie van de kleinste deeltjes op aarde. Hier stellen we elektronen voor als golven, in plaats van bewegende deeltjes zoals we normaal gesproken in de zogeheten ‘klassieke’ situatie doen. Elektronen die zich als golf door een dunne draad verspreiden kunnen elkaar beïnvloeden, waardoor de doorstroom (lees: de geleiding) belemmerd wordt. Kortom, de weerstand door draden van enkele atomen dik zou te hoog worden om een computerchip goed te laten werken.

Normale geleiding
Een studie die deze week verscheen in het tijdschrift Science werpt echter nieuw licht op de zaak. Onderzoekers van de New South Wales Universiteit in Sydney (Australië) waren in staat quantumeffecten te vermijden in nanometer dunne draadjes in silicium. De geleiding was hetzelfde als in ‘normale’, dikkere draden. Hoe kan dat?


Een kanaaltje van fosfor (geel) in een plak silicium (blauw). Afbeelding: © Bent Weber

De truc zit hem in het gebruik van fosforatomen. Fosfor heeft een elektron meer in zijn buitenste schil dan silicium. De onderzoekers etsten met behulp van een scanning tunneling microscope (STM) dunne kanaaltjes in een plak silicium. Ze waren een atoom hoog en de breedte varieerde van 1,5 tot 11 nanometer. De kanaaltjes vulden ze met fosforatomen. Vervolgens bedekten ze alles weer met silicium. Door de extra elektronen van het fosfor gedroegen de kanaaltjes zich als een zeer dunne geleidende draad.

Wet van Ohm
De stroom die door een geleider loopt ondervindt hinder van het materiaal. Dat noemen we de elektrische weerstand. Hoe groot deze weerstand precies is, wordt bepaald door de spanning over het materiaal gedeeld door de stroomsterkte. Dit staat bekend als de Wet van Ohm. Uit de wet volgt dat de weerstand door een stroomdraad lineair toeneemt met de lengte van de draad. In de quantumwereld is de weerstand juist ónafhankelijk van de lengte.

De weerstand door de ‘draden’ bleek net zo laag als in koperen draadjes die in microchips gebruikt worden en was bovendien onafhankelijk van de dikte van de draad. Dat duidde op ‘klassiek’ gedrag, namelijk de Wet van Ohm (zie kader), die iedereen op de middelbare school leert. Bovendien was de weerstand lineair afhankelijk van de lengte van de draad: wederom een eigenschap van de Wet van Ohm. Verrassend: klassiek gedrag als de Wet van Ohm kan blijkbaar in de quantumwereld behouden blijven. De hoge concentratie elektronen door het fosfor was volgens onderzoeksleider Michelle Simmons de reden dat de quantumeffecten onderdrukt werden.

Goed nieuws
Volgens David Ferrey van de Amerikaanse Arizona State University is het resultaat goed nieuws voor de halfgeleiderindustrie. Het onderzoek suggereert dat de Wet van Moore een aantal generaties langer dan gedacht voortgezet kan worden, schrijft hij in een begeleidend commentaar. Toch is niet iedereen daarvan overtuigd. Suman Datta (Pennsylvania State University, VS) is bijvoorbeeld van mening dat bij de productie van computerchips de concentratie fosfor lager moet zijn dan wat het team gebruikte. Daardoor zal de weerstand uiteindelijk groter zijn in de praktijk, zei hij tegen Nature News.

Bron:
B. Weber e.a., Ohm’s Law Survives to the Atomic Scale, Science (6 januari 2012) DOI:10.1126/science.1214319
D. Ferry, Ohm’s Law in a Quantum World, Science (6 januari 2012)
DOI:10.1126/science.1215900

(Kennislink)

20-01-2012

Stephen Hawking te ziek voor openbare optredens


Stephen Hawking. © afp

De Britse astrofysicus Stephen Hawking is te ziek voor openbare optredens. Hij bleef gisterenavond weg van een verjaardagsfeestje in het Londense Science Museum. Hawking is op 8 januari zeventig geworden. Zijn dochter Lucy vertegenwoordigde hem. "Het is erg spijtig dat hij hier niet kan zijn. Hij had graag bij jullie willen zijn", zegde ze.

Twee weken geleden al had Hawking zijn deelneming aan een symposium te zijner ere aan de universiteit van Cambridge afgezegd. Kort daarvoor verbleef hij even in het ziekenhuis.

De wellicht bekendste wetenschapper ter wereld werd op jonge leeftijd getroffen door amyotrofe laterale sclerose (ALS), een ongeneeslijke motorische zenuwaandoening. Velen beschouwen het als een medisch wonder, dat Hawking nog een zo hoge leeftijd heeft bereikt. De artsen hadden hem bij hun diagnose, toen hij 21 was, een levensverwachting van slechts enkele jaren voorspeld.

De natuurkundige en kosmoloog verwierf vooral met zijn ideeën over het bestaan van God en het ontstaan van het heelal bekendheid. Zijn boek 'A brief history of time' werd wereldwijd een bestseller. (dpa/adb)

(HLN)

27-01-2012

Wetenschappers maken vrijstaand 3d-object onzichtbaar



Onderzoekers van de universiteit van Texas hebben een 'onzichtbaarheidsmantel' ontwikkeld die relatief grote, vrijstaande objecten onzichtbaar kan maken. Het gebruikte metamateriaal werkt vooralsnog echter niet met zichtbaar licht.

De onderzoekers gebruikten een nieuw type metamateriaal om hun testobjecten onzichtbaar te maken. In het verleden werd gebruikgemaakt van kunstmatige materialen met een negatieve refractie-index, die elektromagnetische golven rond het object geleiden. Dat legt echter beperkingen op aan de afmetingen en vorm van het te verhullen object.

Het metamateriaal dat de Austin-onderzoekers inzetten zou die beperking echter niet hebben. Zij slaagden erin een cilinder van 18 centimeter lang onzichtbaar te maken, maar de vorm van het object zou irrelevant zijn. Er werd gebruikgemaakt van plasmonisch metamateriaal. De straling die door het metamateriaal wordt verstrooid en de door het te verhullen object verstrooide straling heffen elkaar op, waardoor het object onzichtbaar lijkt. Anders dan bij eerdere onzichtbaarheidsmaterialen is dit effect niet afhankelijk van de kijkhoek.

Het grote nadeel van het plasmonische materiaal is echter de golflengtes waarbij het werkt. De onderzoekers waren in staat om het testobject onzichtbaar te maken bij een frequentie tussen de 2,7 en 3,8GHz, microgolfstraling met een frequentie ver onder die van zichtbaar licht. De Amerikanen willen hun plasmonisch metamateriaal verder ontwikkelen zodat het ook met zichtbaar licht werkt en objecten aan het menselijk oog kan onttrekken.

(Tweakers.net)

30-01-2012

Dolly-wetenschappers maken hersenweefsel van huidcellen



Schotse wetenschappers van het instituut dat zestien jaar geleden het eerste schaap 'Dolly' kloonde, zijn erin geslaagd om hersenweefsel te ontwikkelen uit huidcellen. Met de technologie zouden op termijn medicijnen voor ziektes als multiple sclerose, Parkinson en zenuwziektes beter getest kunnen worden, zo schrijft The Observer zondag.

Op basis van huidcellen slaagden de wetenschappers van het Edinburgh Centre for Regenerative Medicine erin om zenuwcellen te maken, genetisch identiek als in het hersenweefsel. Het komt erop neer dat uit huidcellen stamcellen gemaakt en gemanipuleerd worden om in hersencellen te evolueren.

De wetenschappers bouwden voort op de technologie die gebruikt werd om het schaap Dolly te klonen. De hersencellen kunnen gebruikt worden om de neurologische conditie van een persoon te onderzoeken "want een naald in iemands hersenen steken en er cellen uithalen, kan niet", aldus de directeur van het centrum, professor Charles ffrench-Constant.

De impact van medicijnen voor de behandeling van onder meer multiple sclerose, Parkinson, schizofrenie en bipolaire depressie zou getest kunnen worden op cellen. De wetenschappers hopen dezelfde technologie te gebruiken voor andere moeilijk bereikbare organen. (belga/vsv)

(HLN)

01-02-2012

Wij wisten dat u dit zou lezen: topdoorbraak in gedachtelezen



Vorsers van de befaamde Berkeley-universiteit hebben een systeem ontwikkeld, dat de hersengolven van patiënten kan opnemen én ontcijferen. De elektrische activiteit kan bovendien omgezet worden in woorden. Gedachtelezen komt zo erg dichtbij.

"Dit is enorm voor patiënten wier spraakvermogen werd aangetast door hersenschade na een beroerte of door de ziekte van Lou Gehrig en die niet meer in staat zijn te spreken", zegt professor Robert Knight, co-auteur van de studie. "Als we ingebeelde conversaties vanuit de hersenactiviteit uiteindelijk zouden kunnen reconstrueren, dan zouden duizenden mensen daarvan kunnen profiteren."

Neurochirurgie
Vijftien vrijwilligers namen deel aan het onderzoek. Zij moesten neurochirurgische ingrepen tegen epilepsie of hersentumoren ondergaan. Neurochirurgen van Berkeley plaatsten elektrodes op de temporale kwabben van de patiënten om de hersenactiviteit op te nemen en de aanvallen precies te lokaliseren. Vervolgens namen ze vijf à tien minuten gesprekken op en gebruikten ze die gegevens om de geluiden die de patiënten hoorden te reconstrueren en terug af te spelen.

Waarneming en fantasie
"Er zijn bewijzen dat waarneming en fantasie in de hersenen erg gelijkend zijn", zegt co-auteur Brian Pasley. "Als we het verband tussen de opnames van de hersenactiviteit en het geluid voldoende begrijpen, dan kunnen we ofwel het eigenlijke geluid waaraan iemand denkt samenstellen of gewoon de woorden uitschrijven met een of ander hulpmachientje."

Stem voor de stommen
Naast het doel om letterlijk weer een stem te geven aan mensen die niet kunnen spreken, willen de onderzoekers ook een betere kijk krijgen op hoe het brein omgaat met taalprocessen. "Deze studie is een enorme stap voorwaarts naar het begrijpen van welke spraakkenmerken in het menselijk brein spelen", besluit professor Knight. (jv)

(HLN)

Spiderman meets Superman: met spinnenzijde verstevigde mensenhuid houdt kogel tegen

01-02-2012

Wie heeft er suiker in de oersoep gedaan?

Niet formaldehyde, maar glyoxylaat en dihydroxyfumaraat vormden mogelijk de basis voor de eerste suikermoleculen op Aarde. Het experimentele bewijs dat het zo kan zijn gegaan, is zojuist op de website van JACS verschenen.


Dihydroxyfumaraat.

Volgens Vasudeva Naidu Sagi, Ramanarayanan Krishnamurthy en collega’s (Scripps Research Institute) is dit zogeheten glyoxylaatscenario plausibeler als startpunt voor de ontwikkeling van leven, dan de formosereactie die tot nu toe voor die suikers verantwoordelijk wordt gehouden.

Van die formosereactie staat in elk geval vast dat er alleen ingrediënten in voorkomen die zo eenvoudig zijn dat ze vast wel in de oersoep zullen hebben gezeten, zoals formaldehyde en calciumhydroxide. Ook staat vast dat uit die formaldehyde diverse suikers kunnen ontstaan waaronder ribose, een essentiële bouwsteen van DNA.

Het probleem is alleen dat de hoeveelheid ribose in de praktijk erg gering blijkt te zijn, en dat de formosereactie vooral suikers lijkt op te leveren waar het leven, zoals wij dat kennen, bijzonder weinig aan heeft.

In 2007 kwam de legendarische organicus Albert Eschenmoser daarom met dat glyoxylaatscenario. Glyoxylaat kan óók in de oersoep zijn ontstaan door oligomerisatie van koolstofmonoxide. En in combinatie met dihydroxyfumaraat (DHF) zou je dan een cascade van reacties kunnen krijgen die uiteindelijk wèl veel ribose en andere nuttige suikers oplevert.

In de praktijk was nog heel weinig bekend over reacties met DHF. En die achterstand hebben ze bij het Scripps-instituut nu ingelopen. Met bemoedigende resultaten: de reactie van DHF met glyoxylaat en andere aldehyden (waaronder warempel toch weer formaldehyde) blijkt vrijwel alleen ketose-suikers op te leveren en nauwelijks aldoses. De formosereactie levert juist een onduidelijke mix op.

Er zitten nog wel een paar maren aan. Ten eerste is nog onduidelijk hoe DHF in de oersoep terecht zou moeten zijn gekomen: uitgesloten is het zeker niet, maar de hiervoor verantwoordelijke reactie moet nog worden ontdekt.

En ten tweede is ribose juist wèl een aldosesuiker, is de conversie van ketose naar aldose een specialisme van levende organismen, en is het dus een hele goede vraag waar die levende organismen dan de ribose vandaan haalden die ze nodig hadden om te ontstaan.

Wordt vervolgd.

(c2w)

02-02-2012

Visueel festijn

Spectaculaire beelden die van wetenschap kunst maken
Door: Chiel Versteeg

Het blad Science en de National Science Foundation presenteren de winnaars van de ‘International Science and Engineering Visualisation Challenge’. De uitdaging was om wetenschappelijke geletterdheid te stimuleren door wetenschap toegankelijker te maken met visualisatie en kunst.

Van de anatomische tekeningen van Leonardo Da Vinci tot de computergegenereerde beelden uit de serie Through the Wormhole, het aanschouwelijk maken van wetenschappelijke onderwerpen is door de jaren heen weliswaar sterk veranderd, maar altijd even belangrijk gebleven. De International Science and Engineering Visualisation Challenge daagt zijn deelnemers uit om wetenschap zo goed mogelijk in beeld te brengen. De wedstrijd heeft verschillende categorieën, namelijk fotografie, illustraties, informatieposters, interactieve media en video. Hieronder vind je de winnaars. Voor de grote afbeeldingen is hiernaast een diavoorstelling te bekijken.


© Bryan William Jones, The University of Utah

In de categorie fotografie gooit de eerste prijs hoge ogen. Letterlijk, want de winnende foto is er een van het oog van een muis. Neurowetenschapper Bryan Jones gebruikt de techniek CMP (Computational Molecular Phenotyping) om een dun plakje van het oog te behandelen met speciale antilichamen die zich met drie verschillende moleculen verbinden. Op de computer kregen deze moleculen de primaire kleuren rood groen en blauw. De verdeling van deze moleculen zorgt voor de spectaculaire afbeelding hiernaast. Rechts is de voorzijde van het oog. Het groen is wat wij als het oogwit, of sclera, zien. Aan de rechterkant zien we de spieren zitten die de ogen bewegen. Het zijn de lichtroze delen. De lichtgevoelige cellen zijn in verschillende tinten paars te zien.



© Robert Rock Belliveau

Opvallende tweede plek:
Dit is geen ruimteslak uit een sciencefiction film maar de huid van een onvolgroeide komkommer. De puntjes zijn 40 keer kleiner dan een naald en bevat een stof die zorgt voor een zeer bittere smaak, ter bescherming tegen planteneters.
Bij de categorie illustraties is er geen eerste prijs uitgereikt. Waarschijnlijk omdat de illustraties allemaal zo pakkend waren. Hier zijn twee zeer bijzondere.


© Echo Medical Media

Het lijkt een scène uit een H.P. Lovecraft verhaal maar in plaats van een boze godheid wordt hier een ander soort slechterik afgebeeld. Het gaat namelijk om een borstkankercel. Maker Emiko Paul haalde inspiratie uit microscopische afbeeldingen van borstkankercellen. Het beeld is eerst als 3D model gemaakt, waarna er in Adobe Photoshop overheen is geschilderd. De afbeelding laat ook hoop op overwinning en genezing zien. Een mogelijk wapen tegen de borstkankercel komt links in beeld. De groene structuren representeren een antilichaam genaamd TRA-8, dat aan de universiteit van Alabama ontwikkeld is. Dit molecuul activeert een eiwit aan de oppervlakte van de kankercel waardoor die langzaam afsterft. De onderzoekers zijn de mogelijkheden en efficiëntie nog aan het onderzoeken, maar het is mogelijk dat dit antilichaam de zelfvernietigingsknop van de borstkankercel gevonden heeft.


© Konrad Polthier & Konstantin Poelke, Vrije Universiteit van Berlijn

Het lijkt een beetje of de makers van deze afbeelding hun innerlijke hippie hebben gevonden en trippend van de geestverruimende middelen willekeurige lijnen en kleuren hebben gebruikt. Niets is minder waar want deze afbeelding komt uit de keuken van wiskundigen. Om een complexe functie te visualiseren wezen ze kleuren toe aan cijfers. Dit heet ‘domain coloring’. Hoe verder de cijfers verwijdert zijn van het cijfer nul, hoe lichter ze worden. De witte plekken zijn dan ook wiskundige ‘singulariteiten’ cijfers die bijna oneindig zijn. De makers, Konstantin Poelke en Konrad Polthier hopen dat de psychedelische kleuren de complexe functies wat aanschouwelijker maken voor leken.


© John Hopkins University, Adler Planetarium

Bovenstaande afbeelding is misschien wel de meest bijzondere afbeelding onder de prijswinnaars. Het is ook de afbeelding die door Science is verkozen om op de cover van het blad te staan. Kosmoloog Miguel Angel Aragon-Calvo laat zien hoe een onzichtbaar netwerk materie de ruimte vormgeeft. Volgens hem is de poster bedoeld om de relatie tussen sterrenstelsels en hun plek in het universum te laten zien. De poster laat een simulatie van donkere materie zien over een periode van 240 miljoen jaar. Van links naar rechts zijn verschillende representaties van het ‘kosmische web’ te zien. Een voorbeeld hiervan zijn materiesporen, die het samentrekken van materie door zwaartekracht in beeld brengen. Op de poster is ook te zien hoe het universum er uit zou zien als donkere materie licht gaf.


© Center for Game Science, University of Washington

Bij interactieve media is een vrij bekende ‘serious game’ als winnaar terug te vinden. Het is Foldit, een spel dat ontwikkeld is door de universiteit van Washington. Het spel laat zijn gebruikers aminozuren vouwen en buigen tot realistische eiwitten. Het spel brengt niet alleen eiwitten duidelijk in kaart, het stelt de spelers ook in staat een bijdrage te leveren aan wetenschappelijk onderzoek. Eiwitten zijn verantwoordelijk voor een hoop lichaamsfuncties, maar kunnen ook zorgen voor ziektes. Hoe meer er bekend is over eiwitten en de hoe ze vouwen, hoe beter ziektegerelateerde eiwitten bestreden kunnen worden. Spelers kunnen ook zelf eiwitten ontwerpen, welke wetenschappers misschien wel kunnen gebruiken. Ook prutsen met proteïnes? Download Foldit gratis hier.

Winnaar categorie video: Rapid Visual Inventory & Comparison of Complex 3D Structures

In het video departement is het helemaal moeilijk kiezen tussen alle mooie video's. De winnaar is bovenstaande animatie die een cel uit elkaar haalt en op een nette manier representeert, zodat de verhoudingen tussen de celdelen duidelijk zijn. Het ordent de chaos in de cel, waarbij alle delen netjes opgestapeld en overzichtelijk te zien zijn.

De onderstaande video had van mij ook mogen winnen. De video bevat prachtige beelden van verschillende ongewervelden. Een prettige stem vertelt ons wat de onderlingen verschillen tussen deze wezens precies zijn. Steven Haddock (what's in a name) nam de 'jellies' op vanuit een duikboot in de Monterey Baai in Californië.

There's no such thing as a jellyfish

Voor wie nog steeds niet is uitgekeken hieronder nog een een overzicht met de prijswinnaars van de afgelopen jaren, met onder andere Da Vinci's anatomie op een schoolbord, een kijkje in de neus en voorhoofdholtes en een 3D model van de buiten- en binnenkant van een Egyptische kindermummie.

International Science & Engineering Visualization Challenge

Voor een overzicht van winnende en speciale deelnames is er een online-special van Science vrij beschikbaar.

(wetenschap 24.nl)

03-02-2012

DNA mysterieuze eencellige uit zeewater gevist

Wetenschappers zijn er voor het eerst in geslaagd om DNA van een nog niet eerder onderzocht micro-organisme uit zeewater te isoleren en analyseren.


Foto: Thinkstock

Tot nu toe konden ze uit zeewater alleen het DNA van alle micro-organismen tegelijk analyseren. De nieuwe techniek biedt kansen voor onderzoek naar de rol van nu nog mysterieuze micro-organismen.

Biologen van de Universiteit van Washington beschrijven hun resultaten in de nieuwste editie van Science.

Zeewater, maar ook zoet water in meren en sloten bevat miljoenen soorten micro-organismen, waarvan de meeste niet onder laboratoriumomstandigheden kunnen groeien. Dat maakt het bestuderen van het genetisch materiaal van die soorten erg moeilijk.

Kluwen

De laatste jaren is een manier om deze 'wilde' micro-organismen te analyseren in opkomst: metagenomics. Met die methode analyseren onderzoekers al het DNA tegelijk en proberen ze de kluwen aan de hand van het resultaat als het ware uit elkaar te trekken.

De Amerikanen is het nu voor het eerst gelukt al voor de analyse uit die kluwen het DNA te trekken van de zogeheten groep-II zee-Euryarchaeota. Dat zijn eencellige wezentjes zonder celkern die methaan produceren en die ook in onze darmen kunnen voorkomen.

Puzzelen

Niemand is het ooit gelukt deze eencelligen in het laboratorium te laten groeien. Het DNA van deze soort omvatte maar 1,7 procent van het totale genetische materiaal van micro-organismen in de onderzochte slok zeewater. Toch kregen de onderzoekers het voor elkaar vrijwel het volledige DNA van deze soort bij elkaar te puzzelen en te analyseren.

Ze ontdekten dat de Euryarchaeota veel DNA heeft uitgewisseld met bacteriën, een manier om meer genetische variatie te bewerkstelligen. Ook ontdekten ze allerlei genen die het metabolisme van deze eencelligen sturen, onder meer de methaanproductie.

Broeikasgassen

Ze verwachten door de analyse van nog veel meer mysterieuze micro-organismen kennis te verwerven over de rol van al deze wezentjes in ons milieu, onder meer bij de vertering van dode materialen en de productie van broeikasgassen.

© NU.nl/Jop de Vrieze

(nu.nl)