W&T Wetenschap & Technologie
Een plek om te discussiëren over wetenschappelijke onderwerpen, wetenschappelijke problemen, technologische projecten en grootse uitvindingen.
05-04-2013
Wetenschappers ontwikkelen computer die dromen leest
© thinkstock.
De surreële wereld van onze dromen is iets waar we voorlopig nog niet bij kunnen, maar volgens Japanse wetenschappers kan daar snel verandering in komen. Zij zijn erin geslaagd om een computer te programmeren die onze dromen kan lezen. Ze claimen zelfs dat hun uitvinding, de dromenvanger, tot 60 procent accuraat is.
Veel details van je dromen moet je niet verwachten, want de uitvinding staat nog ver van de technologie die gebruikt werd in de film 'Inception' met Leonardo DiCaprio. Daarin werden de dromen van mensen gemanipuleerd en konden de gedachten tijdens het slapen echt gelezen worden. Maar de wetenschappers zijn wel erg overtuigd van de mogelijkheden van hun uitvinding.
Categorieën
Ze begonnen met het scannen van het brein van die vrijwilligers, terwijl ze sliepen in een MRI-machine. Elke zes of zeven minuten werden ze wakker gemaakt en beschreven ze hun droom. Dat proces werd herhaald tot elke deelnemer minstens 200 dromen had verteld.
De beschrijvingen van de mannen werden vervolgens geanalyseerd. Voor elke deelnemer werden er twintig categorieën gemaakt met de hoofdthema's van hun dromen. Het ging bijvoorbeeld om mannen, vrouwen, gereedschap, boeken en auto's.
Daarna kregen de vrijwilligers, die ondertussen klaarwakker waren, foto's te zien van dingen die overeenkwamen met hun categorieën. Terwijl dat gebeurde, werden hun hersenen nogmaals geanalyseerd. Op die manier werd een computerprogramma ontwikkeld, dat de activiteit in het brein kon linken aan een bepaalde categorie.
Decoderen
In het laatste stuk van het experiment zette dat programma zijn kennis om in de praktijk, door het decoderen van de hersenscans van de slapende vrijwilligers. Verrassend was dat de computer erin slaagde om de droombeelden ongeveer 60 procent van de tijd te identificeren.
"Dat is veel meer dan als de resultaten op toeval zouden berusten", zegt onderzoeker Yukiyasu Kamitani van de ATR Computational Neuroscience Laboratories in Kyoto.
Sommige neurowetenschappers denken dat de proefpersonen te licht sliepen om echt te spreken van dromen, maar de Japanse wetenschappers geloven dat de dromen in diepe slaap gelijkaardig zijn.
Verzonnen
Hoewel we volgens droomexpert dr. Robert Stickgold van de Harvard Medical School nog ver verwijderd van een machine die onze dromen kan lezen, zijn deze resultaten wel erg verrassend.
"Dit is waarschijnlijk de eerste keer dat de inhoud van dromen gelezen werd in het brein", vertelde hij aan Science. "Bovendien bewijst dit ook dat we onze dromen vrij accuraat kunnen beschrijven. Want tot deze uitvinding was er eigenlijk nog geen bewijs dat we onze dromen niet zelf verzonnen als we wakker worden", besluit hij.
(HLN)
Wetenschappers ontwikkelen computer die dromen leest
© thinkstock.
De surreële wereld van onze dromen is iets waar we voorlopig nog niet bij kunnen, maar volgens Japanse wetenschappers kan daar snel verandering in komen. Zij zijn erin geslaagd om een computer te programmeren die onze dromen kan lezen. Ze claimen zelfs dat hun uitvinding, de dromenvanger, tot 60 procent accuraat is.
Veel details van je dromen moet je niet verwachten, want de uitvinding staat nog ver van de technologie die gebruikt werd in de film 'Inception' met Leonardo DiCaprio. Daarin werden de dromen van mensen gemanipuleerd en konden de gedachten tijdens het slapen echt gelezen worden. Maar de wetenschappers zijn wel erg overtuigd van de mogelijkheden van hun uitvinding.
Categorieën
Ze begonnen met het scannen van het brein van die vrijwilligers, terwijl ze sliepen in een MRI-machine. Elke zes of zeven minuten werden ze wakker gemaakt en beschreven ze hun droom. Dat proces werd herhaald tot elke deelnemer minstens 200 dromen had verteld.
De beschrijvingen van de mannen werden vervolgens geanalyseerd. Voor elke deelnemer werden er twintig categorieën gemaakt met de hoofdthema's van hun dromen. Het ging bijvoorbeeld om mannen, vrouwen, gereedschap, boeken en auto's.
Daarna kregen de vrijwilligers, die ondertussen klaarwakker waren, foto's te zien van dingen die overeenkwamen met hun categorieën. Terwijl dat gebeurde, werden hun hersenen nogmaals geanalyseerd. Op die manier werd een computerprogramma ontwikkeld, dat de activiteit in het brein kon linken aan een bepaalde categorie.
Decoderen
In het laatste stuk van het experiment zette dat programma zijn kennis om in de praktijk, door het decoderen van de hersenscans van de slapende vrijwilligers. Verrassend was dat de computer erin slaagde om de droombeelden ongeveer 60 procent van de tijd te identificeren.
"Dat is veel meer dan als de resultaten op toeval zouden berusten", zegt onderzoeker Yukiyasu Kamitani van de ATR Computational Neuroscience Laboratories in Kyoto.
Sommige neurowetenschappers denken dat de proefpersonen te licht sliepen om echt te spreken van dromen, maar de Japanse wetenschappers geloven dat de dromen in diepe slaap gelijkaardig zijn.
Verzonnen
Hoewel we volgens droomexpert dr. Robert Stickgold van de Harvard Medical School nog ver verwijderd van een machine die onze dromen kan lezen, zijn deze resultaten wel erg verrassend.
"Dit is waarschijnlijk de eerste keer dat de inhoud van dromen gelezen werd in het brein", vertelde hij aan Science. "Bovendien bewijst dit ook dat we onze dromen vrij accuraat kunnen beschrijven. Want tot deze uitvinding was er eigenlijk nog geen bewijs dat we onze dromen niet zelf verzonnen als we wakker worden", besluit hij.
(HLN)
Death Makes Angels of us all
And gives us wings where we had shoulders
Smooth as raven' s claws...
And gives us wings where we had shoulders
Smooth as raven' s claws...
05-04-2013
Waterstofperoxide aanwezig op groot deel Europa
Wetenschappers van onder andere NASA hebben aangetoond dat waterstofperoxide wijdverspreid is op het oppervlak van Jupitermaan Europa. Zou dat in de vermeende oceanen onder de dikke laag ijs van de maan terecht komen dan kan het daar mogelijk dienen als energiebron voor leven.
Met het Keck-observatorium op Hawaii werden verschillende kanten van de maan onder de loep genomen. Het bleek dat de concentraties waterstofperoxide het hoogst waren aan de kant van Europa die altijd ‘naar voren’ is gericht in de baan om Jupiter. Op de achterkant van de maan bleek de stof nauwelijks voor te komen.
Het waterstofperoxide wordt gevormd door de sterke straling die het oppervlak van Europa te verwerken krijgt. Als de stof in water terecht komt dan kan het reageren tot zuurstof, wat in ieder geval op aarde erg belangrijk is voor complexere levensvormen. Over de kansen van leven in de diepe oceanen van Europa blijft het voorlopig nog speculeren.
Door ruimtesonde Galileo is al langer bekend dat er waterstofperoxide aanwezig is op Europa, maar deze kon maar een beperkt deel van het oppervlak analyseren. (Roel van der Heijden)
(allesoversterrenkunde)
Waterstofperoxide aanwezig op groot deel Europa
Wetenschappers van onder andere NASA hebben aangetoond dat waterstofperoxide wijdverspreid is op het oppervlak van Jupitermaan Europa. Zou dat in de vermeende oceanen onder de dikke laag ijs van de maan terecht komen dan kan het daar mogelijk dienen als energiebron voor leven.
Met het Keck-observatorium op Hawaii werden verschillende kanten van de maan onder de loep genomen. Het bleek dat de concentraties waterstofperoxide het hoogst waren aan de kant van Europa die altijd ‘naar voren’ is gericht in de baan om Jupiter. Op de achterkant van de maan bleek de stof nauwelijks voor te komen.
Het waterstofperoxide wordt gevormd door de sterke straling die het oppervlak van Europa te verwerken krijgt. Als de stof in water terecht komt dan kan het reageren tot zuurstof, wat in ieder geval op aarde erg belangrijk is voor complexere levensvormen. Over de kansen van leven in de diepe oceanen van Europa blijft het voorlopig nog speculeren.
Door ruimtesonde Galileo is al langer bekend dat er waterstofperoxide aanwezig is op Europa, maar deze kon maar een beperkt deel van het oppervlak analyseren. (Roel van der Heijden)
(allesoversterrenkunde)
Death Makes Angels of us all
And gives us wings where we had shoulders
Smooth as raven' s claws...
And gives us wings where we had shoulders
Smooth as raven' s claws...
quote:Scientists find mysterious giant pockmarks on Chatham Rise
(Phys.org) —New Zealand, German and American scientists have found what may be the world's biggest pockmarks on the seafloor of the Chatham Rise about 500km east of Christchurch.
Pockmarks are crater-like structures on the seabed caused by fluids and gases erupting through sediments into the ocean.
Three giant pockmarks, the largest being 11km by 6km in diameter and 100m deep, are possibly twice the size of the largest pockmarks recorded in scientific literature. Scientists believe they are the ancient remnants of vigorous degassing from under the seafloor into the ocean.
The structures are at water depths of about 1000m and there is currently no sign of gas being emitted from them.
They are part of a much larger field of many thousands of smaller pockmarks which extend eastward along the Chatham Rise for several hundred kilometres from Banks Peninsula. This vast field covers an estimated 20,000km of seafloor.
And what rough beast, its hour come round at last,
Slouches towards Bethlehem to be born?
Slouches towards Bethlehem to be born?
10-04-2013
Henkjan Honing: ‘Ik wil begrijpen hoe muziek werkt’
Op 17 april wordt aan Henkjan Honing, hoogleraar muziekcognitie aan de Universiteit van Amsterdam, het Distinguished Lorentz Fellowship uitgereikt. Honing gaat hiermee een jaar lang interdisciplinair onderzoek doen naar de cognitieve en biologische bouwstenen van muzikaliteit. Want wat is dat eigenlijk, muzikaliteit? En bestaan er naast de mens nog andere muzikale dieren?
Henkjan Honing
Henkjan Honing werkte jarenlang binnen verschillende afdelingen van Universiteiten. Aan de Radboud Universteit Nijmegen werkte hij bij psychologie. Aan de Universiteit van Amsterdam is hij verbonden aan de Faculteit der Natuurwetenschappen, wiskunde en informatica. Maar hij werkt ook bij muziekwetenschap aan de faculteit der Geesteswetenschappen.
Hij werkt met zeer verschillende methodes, maar Honing heeft maar een doelstelling, zegt hij in zijn werkkamer op het Science Park te Amsterdam: “Ik wil begrijpen hoe muziek werkt.”
Dat lijkt een brede doelstelling. Waar begin je met zoiets?
“Ik wil weten wat de componenten van muzikaliteit zijn; wat heb je nodig om iets muziek te laten zijn? Maar ik ben ook geïnteresseerd in basale begrippen als tempo. Wat is precies het verschil een vierkwartsmaat of tweekwartsmaat? Wat is majeur en wat is mineur? Dat zijn axioma’s, afspraken die niet ter discussie staan, laat staan dat ze voor wetenschappers interessant zijn om te onderzoeken. Maar zelf ben ik in dit vakgebied gerold omdat ik eens aan een computer wilde uitleggen wat tempo precies is.”
“Toen ontdekte ik dat ik dat niet kon. Met al mijn muziektheoretische kennis kon ik de computer niet uitleggen waaraan hij kon horen of een ritme sneller of langzamer werd gespeeld. Wanneer een noot nu te vroeg of te laat kwam. Ik kon dat niet onomstotelijk opschrijven zodat een computer het kan herkennen.”
U bedoelt in computertaal?
“Juist. Niet in een formele mechanische vorm. Van deze eigenschappen van muziek is op dit moment geen werkbare definitie waarmee een computer aan de slag kan. Dat is voor mij de ultieme test. Als ik het zo precies kan opschrijven dat een machine het kan uitvoeren dan weet ik zeker dat ik het mechanisme snap. Als ik vraag wat het tempo van een ritme is kan iedereen gaan mee klappen. De een zegt 119, de ander 121, dus ongeveer 120. Maar dat wil helemaal niet zeggen dat we begrijpen wat tempo is. Ik wil weten wat er in die koppen gebeurt. Wat is de rol van de menselijke cognitie?”
Er is op meerdere manieren geprobeerd een computer te laten luisteren naar een ritme en een mechanisch schoentje mee te laten tappen. De resultaten zijn nog niet overtuigend.
“Heel interessant daarbij is dat muziek een voortbrengsel is van onze eigen geest. Maar ook veel geesteswetenschappers realiseren zich dat dat voortbrengsel niet iets is dat los staat van die geest. Het heeft interactie met de omgeving, met de context. Maar ook ons eigen hoofd is context. Waarneming, ons geheugen, hoe onze aandacht werkt. Dat heeft allemaal te maken met hoe de muziek en de luisteraar interactie aangaan.”
Dus muziek komt dus niet als eenrichtingsverkeer bij de luisteraar binnen?
Syncope of ‘luide rust’
Wanneer in de muziek een of meerdere tonen op de tel vallen, is er sprake van een luide rust. Het principe wordt gebruikt om accenten binnen een ritme aan te brengen of te verleggen. Het eenvoudigste voorbeeld vind je binnen een vierkwartsmaat. Meestal liggen de accenten op de eerste en derde tel. Door af en toe de accenten naar de tweede of vierde tel te verleggen krijg je syncopen en wordt het ritme spannender en dynamischer.
Het opschrijven van een luide rust in notenschrift (tweekwartsmaat)
“Zeker niet. Een syncope – met name de zogenaamde ‘luide rust’ – is daarvan een heel mooi voorbeeld. Daarvan is sprake wanneer in een ritme een van de tonen niet op de tel valt (zie kader). Een syncope is eigenlijk een ‘heel hard niks’, je verwacht dat er iets komt, maar dat komt dan niet. Wat een syncope is kan je muziektheoretisch beschrijven, maar eigenlijk is die verwachting daar de grote veroorzaker van. Dat kan je heel mooi testen in experimenten.”
“Luisteraars die andere verwachtingen hebben, ervaren die syncope niet. Dus een ‘luide rust’ zit niet in de noten – hoewel je het wel kan opschrijven – het zit in de luisteraar. Zoiets is een projectie, je neemt iets waar wat er eigenlijk niet is.”
“Net zoals bij het zien van perspectief in een tekening. Het is wel een hele belangrijke projectie, want gesyncopeerdheid is een eigenschap waar componisten en musici veel mee werken. Het maakt het verschil tussen een saai en een spannend ritme.”
Hoe onderzoek je zoiets bij mensen?
“Je kan luister-experimenten doen waarbij je verschillende ritmes laat horen en mensen vraagt welke ze meer gesyncopeerd vinden. Maar het kan ook al bij pasgeboren baby’s door met een EEG hersensignalen te meten. Als een ritme verloopt volgens een verwachtingspatroon is het EEG plat. Maar als die verwachting onderbroken wordt door een ‘luide rust’ zie je een negatief piekje (zie animatie). Als je geïnteresseerd bent in muziek, en je realiseert dat de luisteraar daar een rol in speelt, ontkom je niet aan dit soort experimenten. Je moet zowel naar de luisteraar als naar de muziek zelf kijken.”
Luisterende baby van twee dagen oud met een koptelefoon en een viertal elektrodes die de hersenactiviteit meten. De elektrode op het puntje van de neus wordt gebruikt als referentie. De moeder was tijdens het gehele luisterexperiment aanwezig.
Gábor Stefanics
De vraag ‘wat is muziek?’ is dan nog niet zo gemakkelijk te beantwoorden…
“Wat muziek is, is ook te zeer afhankelijk van de definitie die je eraan hangt. Daarom is dat ook niet zozeer wat ik onderzoek. Ik wil begrijpen hoe muziek werkt. De strategie die ik gebruik is niet me af te vragen wat nu wel of niet muziek is. Ik stel me de vraag ‘wat maakt ons muzikaal?’ Wat moet je weten, kunnen, horen om iets als muziek te interpreteren. Dat is een hele andere aanpak. Die vraag heb ik onlangs geformuleerd omdat ik ook steeds in die valkuil viel van de vraag ‘wat is muziek?’.”
“Daarom ga ik me nu concentreren op muzikale vaardigheden. Alles wat we als muziek ervaren is immers bovenop die vaardigheden gebouwd. Als we de vaardigheid misten om verschil te horen tussen twee tonen dan ga je ook niet met tonen variëren. Ik ben nu een jaar of twee met de vraag naar muzikaliteit bezig. Voor mij is dat een hele fascinerende wending. Op deze manier kan ik opnieuw, voor de zoveelste keer naar al die eerdere dingen die ik al over muziek ontdekt heb, gaan kijken.”
En heeft u al iets over muzikaliteit ontdekt dat u twee jaar geleden nog niet wist?
“Het staat allemaal nog in de kinderschoenen, en de komende tijd hoop ik er echt de diepte mee te kunnen ingaan. Maar wat uit de afgelopen twee onderzoeksjaren lijkt te komen dat ‘maatgevoel’ en het hebben van een ´relatief gehoor´ (zie kader) de twee belangrijkste bouwstenen van muzikaliteit zijn. Als je een van die twee mist is muziek niet mogelijk op de manier waarop wij mensen dat ervaren. Dat is althans nu de aanname die ik wil gaan testen.”
De zebravink is een ‘vocal learner’ en blijkt aanleg voor maatgevoel te hebben.
“Maar dan moet je eerst allerlei moeilijke vragen gaan beantwoorden. Wat is maatgevoel eigenlijk? Hoe test je of mensen of dieren dat al dan niet hebben? Het herkennen van ‘luide rusten’ bij baby’s is een methode daarvoor. We hebben met veel moeite bij resusapen hetzelfde luisterexperiment gedaan, en daar kwam uit dat ze geen maatgevoel hebben. Althans We testen nu bij zangvogels of ze het verschil horen tussen een regelmatig en een onregelmatig ritme, of dat ze het misschien kunnen leren horen.”
Relatief gehoor
Relatief gehoor is het vermogen om de relatie tussen tonen te kunnen herkennen, in plaats van de tonen zelf. In welke toonsoort je een bekend liedje ook speelt: mensen herkennen het doordat ze de toonverhoudingen herkennen. De verhoudingen tussen de tonen zijn belangrijker dan de toonhoogte zelf. Veel dieren hebben juist een absoluut gehoor, zij kunnen een liedje enkel herkennen aan de toonhoogte.
“Ook als je een gecompliceerd drumritme hebt dan hoor je daar toch een enkele regelmaat of puls in. Dat is eigenlijk heel merkwaardig. Want als ik zo’n ritme aan een wiskundige geef, kan hij daar wel tientallen verschillende regelmaten uithalen. Maar toch is er maar één die er voor ons allemaal uitspringt, en dat is die puls, de beat die je krijgt als je voet ‘meetapt’.”
“Hoe dat precies werkt is nog onbegrepen. Dat is wat ik wil uitvinden. En ik vind dus dat ik pas echt weet hoe het werkt als ik het aan een computer kan uitleggen. Met sommige elektronische muziek lukt dat al aardig, maar voor complexere, natuurlijke muziek blijft dat ontzettend lastig.”
En hoe zit het precies met relatief gehoor?
“Bij relatief gehoor gaat het om het horen van de relaties tussen de tonen in plaats van om de tonen zelf. Bij absoluut gehoor luister je naar de frequenties van de tonen zelf. De meeste dieren hebben absoluut gehoor. Mensen herkennen een melodie ook als het iets hoger wordt afgespeeld. Vogels, maar bijvoorbeeld ook resusaapjes, herkennen dat dan niet meer als dezelfde melodie. Het is een heel ander liedje geworden.”
“Je hebt ook mensen die een bepaalde mate van absoluut gehoor hebben. Die kunnen bijvoorbeeld zonder hulpmiddelen een muziekinstrument stemmen. Onderzoek suggereert dat veel baby’s nog een absoluut gehoor hebben. Maar we raken dat kwijt op latere leeftijd omdat je er eigenlijk weinig aan hebt. Behalve bij mensen die vanaf heel jong muziekinstrumenten leren bespelen. Daar blijft het soms hangen. De meeste conservatoriumstudenten in Japan en China hebben absoluut gehoor.”
Van veel klassieke componisten wordt gezegd dat ze absoluut gehoor hadden, maar alleen bij Mozart is hiervoor enig bewijs gevonden. In een brief wordt beschreven hoe hij op zijn zevende de toonhoogte van allerlei geluiden exact kon benoemen.
“Maar het heeft niets met muzikaliteit te maken. Die mensen kunnen vaak niet meer goed naar muziek luisteren als een instrument maar een paar hertz te hoog of te laag gestemd is. Dat is tergend voor ze. Relatief gehoor is veel muzikaler. En bijzonder, als je het vergelijkt met andere dieren. Dat geldt ook voor maatgevoel, hoewel ik het nog steeds een beetje raar vind dat die resusaapjes dat blijkbaar niet hebben.”
Waarom dacht u dat ze wel maatgevoel zouden hebben?
“Sommige mensen geloven dat er iets heel bijzonders is gebeurd in de overgang van aap naar mens. Maar het leek mij wel heel bijzonder dat zowel taal als muziek ineens bij mensen zijn ontstaan. Je verwacht in ieder geval dat hele basale componenten ervan al eerder in de evolutie zouden zijn ontstaan. Maar dat blijkt dus helemaal niet zo te zijn. We delen maatgevoel en relatief gehoor niet met de nu onderzochte apen.”
“Maar ons maatgevoel delen we, voor zover we dat nu weten, wel met zangvogels. Dat is in Japan systematisch onderzocht bij parkieten. Ze blijken het verschil te kunnen horen tussen een regelmatig en een onregelmatig ritme. Maar dat geldt dan weer niet voor alle vogels, alleen voor ‘vocal learners’. Dat zijn vogels die een repertoire van zichzelf hebben en ook nieuwe melodieën kunnen leren door bijvoorbeeld anderen te imiteren.”
“Voor biologen is dit een raadsel. Hoe kan het dat de mens en vogels, evolutionair gezien twee heel ver verwijderde diersoorten, toch datzelfde mechanisme hebben. Zeker omdat apen, die veel dichterbij ons staan, het niet hebben.”
“Met een genetische theorie ben je dan uitgepraat. Je moet gaan interpreteren en filosoferen, en juist dat maakt dit onderzoek voor mij als geesteswetenschapper zo spannend. Een filosofische kant, het ‘hoe zou het kunnen zijn’, het maken van verhalen. Dat is een heel belangrijk eerste stadium om wetenschap te bedrijven. Zo’n groot en complex probleem als dit, daar moet je als geesteswetenschapper mee beginnen.”
“Wat ik de komende tijd als ‘Distinguished Lorentz Fellow’ wil doen is alle theorieën die er bestaan over muziek en muzikaliteit bij mensen en dieren op een rijtje zetten en dan iets algemeens gaan zeggen over wat ‘ons’ muzikale dieren maakt. Want dat is wat we in feite zijn.”
Over het Distinguished Lorentz Fellowship
Het Distinguished Lorentz Fellowship, ingesteld door het Netherlands Institute for Advanced Study for Humanities and Social Sciences (NIAS) en het Lorentz Center Leiden, wordt jaarlijks toegekend aan een wetenschapper die alfa-, bèta-, en gammawetenschappen verbindt. De prijs bestaat uit een residentieel fellowship aan het NIAS, een internationale workshop op het Lorentz Center en een geldbedrag van 10.000 euro.
(Kennislink)
Henkjan Honing: ‘Ik wil begrijpen hoe muziek werkt’
Op 17 april wordt aan Henkjan Honing, hoogleraar muziekcognitie aan de Universiteit van Amsterdam, het Distinguished Lorentz Fellowship uitgereikt. Honing gaat hiermee een jaar lang interdisciplinair onderzoek doen naar de cognitieve en biologische bouwstenen van muzikaliteit. Want wat is dat eigenlijk, muzikaliteit? En bestaan er naast de mens nog andere muzikale dieren?
Henkjan Honing
Henkjan Honing werkte jarenlang binnen verschillende afdelingen van Universiteiten. Aan de Radboud Universteit Nijmegen werkte hij bij psychologie. Aan de Universiteit van Amsterdam is hij verbonden aan de Faculteit der Natuurwetenschappen, wiskunde en informatica. Maar hij werkt ook bij muziekwetenschap aan de faculteit der Geesteswetenschappen.
Hij werkt met zeer verschillende methodes, maar Honing heeft maar een doelstelling, zegt hij in zijn werkkamer op het Science Park te Amsterdam: “Ik wil begrijpen hoe muziek werkt.”
Dat lijkt een brede doelstelling. Waar begin je met zoiets?
“Ik wil weten wat de componenten van muzikaliteit zijn; wat heb je nodig om iets muziek te laten zijn? Maar ik ben ook geïnteresseerd in basale begrippen als tempo. Wat is precies het verschil een vierkwartsmaat of tweekwartsmaat? Wat is majeur en wat is mineur? Dat zijn axioma’s, afspraken die niet ter discussie staan, laat staan dat ze voor wetenschappers interessant zijn om te onderzoeken. Maar zelf ben ik in dit vakgebied gerold omdat ik eens aan een computer wilde uitleggen wat tempo precies is.”
“Toen ontdekte ik dat ik dat niet kon. Met al mijn muziektheoretische kennis kon ik de computer niet uitleggen waaraan hij kon horen of een ritme sneller of langzamer werd gespeeld. Wanneer een noot nu te vroeg of te laat kwam. Ik kon dat niet onomstotelijk opschrijven zodat een computer het kan herkennen.”
U bedoelt in computertaal?
“Juist. Niet in een formele mechanische vorm. Van deze eigenschappen van muziek is op dit moment geen werkbare definitie waarmee een computer aan de slag kan. Dat is voor mij de ultieme test. Als ik het zo precies kan opschrijven dat een machine het kan uitvoeren dan weet ik zeker dat ik het mechanisme snap. Als ik vraag wat het tempo van een ritme is kan iedereen gaan mee klappen. De een zegt 119, de ander 121, dus ongeveer 120. Maar dat wil helemaal niet zeggen dat we begrijpen wat tempo is. Ik wil weten wat er in die koppen gebeurt. Wat is de rol van de menselijke cognitie?”
Er is op meerdere manieren geprobeerd een computer te laten luisteren naar een ritme en een mechanisch schoentje mee te laten tappen. De resultaten zijn nog niet overtuigend.
“Heel interessant daarbij is dat muziek een voortbrengsel is van onze eigen geest. Maar ook veel geesteswetenschappers realiseren zich dat dat voortbrengsel niet iets is dat los staat van die geest. Het heeft interactie met de omgeving, met de context. Maar ook ons eigen hoofd is context. Waarneming, ons geheugen, hoe onze aandacht werkt. Dat heeft allemaal te maken met hoe de muziek en de luisteraar interactie aangaan.”
Dus muziek komt dus niet als eenrichtingsverkeer bij de luisteraar binnen?
Syncope of ‘luide rust’
Wanneer in de muziek een of meerdere tonen op de tel vallen, is er sprake van een luide rust. Het principe wordt gebruikt om accenten binnen een ritme aan te brengen of te verleggen. Het eenvoudigste voorbeeld vind je binnen een vierkwartsmaat. Meestal liggen de accenten op de eerste en derde tel. Door af en toe de accenten naar de tweede of vierde tel te verleggen krijg je syncopen en wordt het ritme spannender en dynamischer.
Het opschrijven van een luide rust in notenschrift (tweekwartsmaat)
“Zeker niet. Een syncope – met name de zogenaamde ‘luide rust’ – is daarvan een heel mooi voorbeeld. Daarvan is sprake wanneer in een ritme een van de tonen niet op de tel valt (zie kader). Een syncope is eigenlijk een ‘heel hard niks’, je verwacht dat er iets komt, maar dat komt dan niet. Wat een syncope is kan je muziektheoretisch beschrijven, maar eigenlijk is die verwachting daar de grote veroorzaker van. Dat kan je heel mooi testen in experimenten.”
“Luisteraars die andere verwachtingen hebben, ervaren die syncope niet. Dus een ‘luide rust’ zit niet in de noten – hoewel je het wel kan opschrijven – het zit in de luisteraar. Zoiets is een projectie, je neemt iets waar wat er eigenlijk niet is.”
“Net zoals bij het zien van perspectief in een tekening. Het is wel een hele belangrijke projectie, want gesyncopeerdheid is een eigenschap waar componisten en musici veel mee werken. Het maakt het verschil tussen een saai en een spannend ritme.”
Hoe onderzoek je zoiets bij mensen?
“Je kan luister-experimenten doen waarbij je verschillende ritmes laat horen en mensen vraagt welke ze meer gesyncopeerd vinden. Maar het kan ook al bij pasgeboren baby’s door met een EEG hersensignalen te meten. Als een ritme verloopt volgens een verwachtingspatroon is het EEG plat. Maar als die verwachting onderbroken wordt door een ‘luide rust’ zie je een negatief piekje (zie animatie). Als je geïnteresseerd bent in muziek, en je realiseert dat de luisteraar daar een rol in speelt, ontkom je niet aan dit soort experimenten. Je moet zowel naar de luisteraar als naar de muziek zelf kijken.”
Luisterende baby van twee dagen oud met een koptelefoon en een viertal elektrodes die de hersenactiviteit meten. De elektrode op het puntje van de neus wordt gebruikt als referentie. De moeder was tijdens het gehele luisterexperiment aanwezig.
Gábor Stefanics
De vraag ‘wat is muziek?’ is dan nog niet zo gemakkelijk te beantwoorden…
“Wat muziek is, is ook te zeer afhankelijk van de definitie die je eraan hangt. Daarom is dat ook niet zozeer wat ik onderzoek. Ik wil begrijpen hoe muziek werkt. De strategie die ik gebruik is niet me af te vragen wat nu wel of niet muziek is. Ik stel me de vraag ‘wat maakt ons muzikaal?’ Wat moet je weten, kunnen, horen om iets als muziek te interpreteren. Dat is een hele andere aanpak. Die vraag heb ik onlangs geformuleerd omdat ik ook steeds in die valkuil viel van de vraag ‘wat is muziek?’.”
“Daarom ga ik me nu concentreren op muzikale vaardigheden. Alles wat we als muziek ervaren is immers bovenop die vaardigheden gebouwd. Als we de vaardigheid misten om verschil te horen tussen twee tonen dan ga je ook niet met tonen variëren. Ik ben nu een jaar of twee met de vraag naar muzikaliteit bezig. Voor mij is dat een hele fascinerende wending. Op deze manier kan ik opnieuw, voor de zoveelste keer naar al die eerdere dingen die ik al over muziek ontdekt heb, gaan kijken.”
En heeft u al iets over muzikaliteit ontdekt dat u twee jaar geleden nog niet wist?
“Het staat allemaal nog in de kinderschoenen, en de komende tijd hoop ik er echt de diepte mee te kunnen ingaan. Maar wat uit de afgelopen twee onderzoeksjaren lijkt te komen dat ‘maatgevoel’ en het hebben van een ´relatief gehoor´ (zie kader) de twee belangrijkste bouwstenen van muzikaliteit zijn. Als je een van die twee mist is muziek niet mogelijk op de manier waarop wij mensen dat ervaren. Dat is althans nu de aanname die ik wil gaan testen.”
De zebravink is een ‘vocal learner’ en blijkt aanleg voor maatgevoel te hebben.
“Maar dan moet je eerst allerlei moeilijke vragen gaan beantwoorden. Wat is maatgevoel eigenlijk? Hoe test je of mensen of dieren dat al dan niet hebben? Het herkennen van ‘luide rusten’ bij baby’s is een methode daarvoor. We hebben met veel moeite bij resusapen hetzelfde luisterexperiment gedaan, en daar kwam uit dat ze geen maatgevoel hebben. Althans We testen nu bij zangvogels of ze het verschil horen tussen een regelmatig en een onregelmatig ritme, of dat ze het misschien kunnen leren horen.”
Relatief gehoor
Relatief gehoor is het vermogen om de relatie tussen tonen te kunnen herkennen, in plaats van de tonen zelf. In welke toonsoort je een bekend liedje ook speelt: mensen herkennen het doordat ze de toonverhoudingen herkennen. De verhoudingen tussen de tonen zijn belangrijker dan de toonhoogte zelf. Veel dieren hebben juist een absoluut gehoor, zij kunnen een liedje enkel herkennen aan de toonhoogte.
“Ook als je een gecompliceerd drumritme hebt dan hoor je daar toch een enkele regelmaat of puls in. Dat is eigenlijk heel merkwaardig. Want als ik zo’n ritme aan een wiskundige geef, kan hij daar wel tientallen verschillende regelmaten uithalen. Maar toch is er maar één die er voor ons allemaal uitspringt, en dat is die puls, de beat die je krijgt als je voet ‘meetapt’.”
“Hoe dat precies werkt is nog onbegrepen. Dat is wat ik wil uitvinden. En ik vind dus dat ik pas echt weet hoe het werkt als ik het aan een computer kan uitleggen. Met sommige elektronische muziek lukt dat al aardig, maar voor complexere, natuurlijke muziek blijft dat ontzettend lastig.”
En hoe zit het precies met relatief gehoor?
“Bij relatief gehoor gaat het om het horen van de relaties tussen de tonen in plaats van om de tonen zelf. Bij absoluut gehoor luister je naar de frequenties van de tonen zelf. De meeste dieren hebben absoluut gehoor. Mensen herkennen een melodie ook als het iets hoger wordt afgespeeld. Vogels, maar bijvoorbeeld ook resusaapjes, herkennen dat dan niet meer als dezelfde melodie. Het is een heel ander liedje geworden.”
“Je hebt ook mensen die een bepaalde mate van absoluut gehoor hebben. Die kunnen bijvoorbeeld zonder hulpmiddelen een muziekinstrument stemmen. Onderzoek suggereert dat veel baby’s nog een absoluut gehoor hebben. Maar we raken dat kwijt op latere leeftijd omdat je er eigenlijk weinig aan hebt. Behalve bij mensen die vanaf heel jong muziekinstrumenten leren bespelen. Daar blijft het soms hangen. De meeste conservatoriumstudenten in Japan en China hebben absoluut gehoor.”
Van veel klassieke componisten wordt gezegd dat ze absoluut gehoor hadden, maar alleen bij Mozart is hiervoor enig bewijs gevonden. In een brief wordt beschreven hoe hij op zijn zevende de toonhoogte van allerlei geluiden exact kon benoemen.
“Maar het heeft niets met muzikaliteit te maken. Die mensen kunnen vaak niet meer goed naar muziek luisteren als een instrument maar een paar hertz te hoog of te laag gestemd is. Dat is tergend voor ze. Relatief gehoor is veel muzikaler. En bijzonder, als je het vergelijkt met andere dieren. Dat geldt ook voor maatgevoel, hoewel ik het nog steeds een beetje raar vind dat die resusaapjes dat blijkbaar niet hebben.”
Waarom dacht u dat ze wel maatgevoel zouden hebben?
“Sommige mensen geloven dat er iets heel bijzonders is gebeurd in de overgang van aap naar mens. Maar het leek mij wel heel bijzonder dat zowel taal als muziek ineens bij mensen zijn ontstaan. Je verwacht in ieder geval dat hele basale componenten ervan al eerder in de evolutie zouden zijn ontstaan. Maar dat blijkt dus helemaal niet zo te zijn. We delen maatgevoel en relatief gehoor niet met de nu onderzochte apen.”
“Maar ons maatgevoel delen we, voor zover we dat nu weten, wel met zangvogels. Dat is in Japan systematisch onderzocht bij parkieten. Ze blijken het verschil te kunnen horen tussen een regelmatig en een onregelmatig ritme. Maar dat geldt dan weer niet voor alle vogels, alleen voor ‘vocal learners’. Dat zijn vogels die een repertoire van zichzelf hebben en ook nieuwe melodieën kunnen leren door bijvoorbeeld anderen te imiteren.”
“Voor biologen is dit een raadsel. Hoe kan het dat de mens en vogels, evolutionair gezien twee heel ver verwijderde diersoorten, toch datzelfde mechanisme hebben. Zeker omdat apen, die veel dichterbij ons staan, het niet hebben.”
“Met een genetische theorie ben je dan uitgepraat. Je moet gaan interpreteren en filosoferen, en juist dat maakt dit onderzoek voor mij als geesteswetenschapper zo spannend. Een filosofische kant, het ‘hoe zou het kunnen zijn’, het maken van verhalen. Dat is een heel belangrijk eerste stadium om wetenschap te bedrijven. Zo’n groot en complex probleem als dit, daar moet je als geesteswetenschapper mee beginnen.”
“Wat ik de komende tijd als ‘Distinguished Lorentz Fellow’ wil doen is alle theorieën die er bestaan over muziek en muzikaliteit bij mensen en dieren op een rijtje zetten en dan iets algemeens gaan zeggen over wat ‘ons’ muzikale dieren maakt. Want dat is wat we in feite zijn.”
Over het Distinguished Lorentz Fellowship
Het Distinguished Lorentz Fellowship, ingesteld door het Netherlands Institute for Advanced Study for Humanities and Social Sciences (NIAS) en het Lorentz Center Leiden, wordt jaarlijks toegekend aan een wetenschapper die alfa-, bèta-, en gammawetenschappen verbindt. De prijs bestaat uit een residentieel fellowship aan het NIAS, een internationale workshop op het Lorentz Center en een geldbedrag van 10.000 euro.
(Kennislink)
Death Makes Angels of us all
And gives us wings where we had shoulders
Smooth as raven' s claws...
And gives us wings where we had shoulders
Smooth as raven' s claws...
15-04-2013
Huidcellen omgevormd tot hersencellen
Wetenschappers uit de Verenigde Staten zijn er met een nieuwe techniek in geslaagd om huidcellen om te vormen tot hersencellen.
[img][img=256,256]http://bin.snmmd.nl/m/m1mxwhsa35qe_sqr256.jpg[/img][/img]
Foto: ANP
Met de nieuwe techniek kunnen fibroblasten – belangrijke cellen in het bindweefsel van de huid – worden omgezet in zogenoemde oligodendrocyten.
Dat zijn cellen die samen myeline vormen, een stof die ervoor zorgt dat zenuwcellen in de hersenen beter worden beschermd en sneller boodschappen kunnen versturen naar de rest van het lichaam.
Onderzoekers van de Case Western Reserve School of Medicine beschrijven de methode om cellen te 'herprogrammeren' in het wetenschappelijk tijdschrift Nature Biotechnology.
Alchemie
Bij hun experiment veranderden de wetenschappers het gehalte van drie soorten eiwitten die natuurlijk voorkomen in fibroblasten. Op die manier slaagden ze er in om huidcellen van muizen om te vormen tot meer primitieve cellen die later uitgroeiden tot oligodendrocyten.
"Het is cellulaire alchemie", jubelt hoofdonderzoeker Paul Tesar op nieuwssite ScienceDaily. "We hebben de identiteit van een zeer toegankelijke en veel voorkomende cel veranderd in die van een cel die zeer waardevol is voor therapieën."
Hersenziektes
De techniek kan in de toekomst mogelijk worden gebruikt om hersenziektes te behandelen waarbij myeline wordt afgebroken, zoals multiple sclerose en cerebrale parese (hersenverlamming). De afbraak van myeline wordt veroorzaakt door beschadigde oligodendrocyten.
Tot nu toe konden deze hersencellen alleen worden aangevuld door ze te kweken uit stamcellen, die maar beperkt voorkomen in het menselijk lichaam.
Zenuwcellen
Als oligodendrocyten ook kunnen worden gekweekt uit huidcellen, zou dat toekomstige behandelingen van hersenziektes kunnen vereenvoudigen. Voordat het zover is, moet het Amerikaanse experiment eerst worden herhaald met menselijke cellen.
Bij een eerdere studie uit 2011 slaagden wetenschappers er overigens al in om huidcellen om te zetten in een ander type hersencel: zenuwcellen.
Door: NU.nl/Dennis Rijnvis
(nu.nl)
Huidcellen omgevormd tot hersencellen
Wetenschappers uit de Verenigde Staten zijn er met een nieuwe techniek in geslaagd om huidcellen om te vormen tot hersencellen.
[img][img=256,256]http://bin.snmmd.nl/m/m1mxwhsa35qe_sqr256.jpg[/img][/img]
Foto: ANP
Met de nieuwe techniek kunnen fibroblasten – belangrijke cellen in het bindweefsel van de huid – worden omgezet in zogenoemde oligodendrocyten.
Dat zijn cellen die samen myeline vormen, een stof die ervoor zorgt dat zenuwcellen in de hersenen beter worden beschermd en sneller boodschappen kunnen versturen naar de rest van het lichaam.
Onderzoekers van de Case Western Reserve School of Medicine beschrijven de methode om cellen te 'herprogrammeren' in het wetenschappelijk tijdschrift Nature Biotechnology.
Alchemie
Bij hun experiment veranderden de wetenschappers het gehalte van drie soorten eiwitten die natuurlijk voorkomen in fibroblasten. Op die manier slaagden ze er in om huidcellen van muizen om te vormen tot meer primitieve cellen die later uitgroeiden tot oligodendrocyten.
"Het is cellulaire alchemie", jubelt hoofdonderzoeker Paul Tesar op nieuwssite ScienceDaily. "We hebben de identiteit van een zeer toegankelijke en veel voorkomende cel veranderd in die van een cel die zeer waardevol is voor therapieën."
Hersenziektes
De techniek kan in de toekomst mogelijk worden gebruikt om hersenziektes te behandelen waarbij myeline wordt afgebroken, zoals multiple sclerose en cerebrale parese (hersenverlamming). De afbraak van myeline wordt veroorzaakt door beschadigde oligodendrocyten.
Tot nu toe konden deze hersencellen alleen worden aangevuld door ze te kweken uit stamcellen, die maar beperkt voorkomen in het menselijk lichaam.
Zenuwcellen
Als oligodendrocyten ook kunnen worden gekweekt uit huidcellen, zou dat toekomstige behandelingen van hersenziektes kunnen vereenvoudigen. Voordat het zover is, moet het Amerikaanse experiment eerst worden herhaald met menselijke cellen.
Bij een eerdere studie uit 2011 slaagden wetenschappers er overigens al in om huidcellen om te zetten in een ander type hersencel: zenuwcellen.
Door: NU.nl/Dennis Rijnvis
(nu.nl)
Death Makes Angels of us all
And gives us wings where we had shoulders
Smooth as raven' s claws...
And gives us wings where we had shoulders
Smooth as raven' s claws...
24-04-2013
Teleportatie van elektronen stap dichterbij
Nederlandse onderzoekers hebben een belangrijke eerste stap gezet naar de teleportatie van elektronen.
Foto: TU Delft
De wetenschappers van de TU Delft zijn er in geslaagd om in hun laboratorium (zie foto) twee elektronen op drie meter afstand van elkaar in een zogenoemde kwantummechanisch verstrengelde toestand te brengen.
De twee verstrengelde deeltjes gedragen zich door deze techniek als één, ook als ze ver van elkaar verwijderd zijn.
Het geslaagde experiment is een grote stap op weg naar een kwantumnetwerk, waarin toekomstige kwantumcomputers informatie naar elkaar zouden kunnen versturen doormiddel van teleportatie. Dat schrijven de Delftse onderzoekers in het wetenschappelijk tijdschrift Nature.
Licht
Hoofdonderzoeker Ronald Hanson en zijn collega’s brachten twee elektronen in verschillende diamanten, op enkele meters afstand van elkaar, in een verstrengelde toestand. De onderzoekers gebruikten lichtdeeltjes om de verstrengeling over te brengen.
Hoewel de spinrichting van elk elektron volgens de kwantummechanica volledig willekeurig is, bleken de spinrichtingen van de twee elektronen tijdens het experiment altijd precies tegengesteld te zijn. Dit bewijst dat de twee elektronen verstrengeld waren en zich als één deeltje gedroegen.
"De afstand van drie meter zou trouwens ook een kilometer kunnen zijn, het maakt niet uit hoe ver je de deeltjes uit elkaar plaatst", verklaart Hanson tegen Nu.nl.
Derde deeltje
De volgende stap in het onderzoek is de teleportatie van elektronen. ‘Het is in theorie mogelijk om de toestand van een deeltje over grote afstand te ‘teleporteren’ naar een ander deeltje, door slim gebruik te maken van de verstrengeling”, aldus Hanson. "Je hebt dan nog een derde deeltje nodig dat de informatie bevat die je wilt verzenden via de andere twee deeltjes. Dan kun je pas echt spreken van teleportatie."
Kwantumteleportatie is geen teleportatie zoals in sciencefictionfilms. De materie wordt namelijk niet verplaatst, alleen de toestand ervan.
"Maar aangezien alle elementaire deeltjes exact hetzelfde zijn heeft kwantumteleportatie van één elektron naar een ander elektron hetzelfde effect als het verplaatsen van het elektron", aldus de Hanson.
Hacken
Het versturen van informatie doormiddel van teleportatie zou het op afstand hacken van een verbinding tussen kwantumcomputers onmogelijk maken.
“Bij teleportatie reist de informatie niet door de tussenliggende ruimte, er kan daarom niets worden onderschept”, aldus Hanson. "Je zou dus kunnen zeggen dat je met de techniek een onhackbare verbinding kunt bewerkstelligen."
Door: NU.nl/Dennis Rijnvis
(nu.nl)
Teleportatie van elektronen stap dichterbij
Nederlandse onderzoekers hebben een belangrijke eerste stap gezet naar de teleportatie van elektronen.
Foto: TU Delft
De wetenschappers van de TU Delft zijn er in geslaagd om in hun laboratorium (zie foto) twee elektronen op drie meter afstand van elkaar in een zogenoemde kwantummechanisch verstrengelde toestand te brengen.
De twee verstrengelde deeltjes gedragen zich door deze techniek als één, ook als ze ver van elkaar verwijderd zijn.
Het geslaagde experiment is een grote stap op weg naar een kwantumnetwerk, waarin toekomstige kwantumcomputers informatie naar elkaar zouden kunnen versturen doormiddel van teleportatie. Dat schrijven de Delftse onderzoekers in het wetenschappelijk tijdschrift Nature.
Licht
Hoofdonderzoeker Ronald Hanson en zijn collega’s brachten twee elektronen in verschillende diamanten, op enkele meters afstand van elkaar, in een verstrengelde toestand. De onderzoekers gebruikten lichtdeeltjes om de verstrengeling over te brengen.
Hoewel de spinrichting van elk elektron volgens de kwantummechanica volledig willekeurig is, bleken de spinrichtingen van de twee elektronen tijdens het experiment altijd precies tegengesteld te zijn. Dit bewijst dat de twee elektronen verstrengeld waren en zich als één deeltje gedroegen.
"De afstand van drie meter zou trouwens ook een kilometer kunnen zijn, het maakt niet uit hoe ver je de deeltjes uit elkaar plaatst", verklaart Hanson tegen Nu.nl.
Derde deeltje
De volgende stap in het onderzoek is de teleportatie van elektronen. ‘Het is in theorie mogelijk om de toestand van een deeltje over grote afstand te ‘teleporteren’ naar een ander deeltje, door slim gebruik te maken van de verstrengeling”, aldus Hanson. "Je hebt dan nog een derde deeltje nodig dat de informatie bevat die je wilt verzenden via de andere twee deeltjes. Dan kun je pas echt spreken van teleportatie."
Kwantumteleportatie is geen teleportatie zoals in sciencefictionfilms. De materie wordt namelijk niet verplaatst, alleen de toestand ervan.
"Maar aangezien alle elementaire deeltjes exact hetzelfde zijn heeft kwantumteleportatie van één elektron naar een ander elektron hetzelfde effect als het verplaatsen van het elektron", aldus de Hanson.
Hacken
Het versturen van informatie doormiddel van teleportatie zou het op afstand hacken van een verbinding tussen kwantumcomputers onmogelijk maken.
“Bij teleportatie reist de informatie niet door de tussenliggende ruimte, er kan daarom niets worden onderschept”, aldus Hanson. "Je zou dus kunnen zeggen dat je met de techniek een onhackbare verbinding kunt bewerkstelligen."
Door: NU.nl/Dennis Rijnvis
(nu.nl)
Death Makes Angels of us all
And gives us wings where we had shoulders
Smooth as raven' s claws...
And gives us wings where we had shoulders
Smooth as raven' s claws...
01-05-2013
Atomen spelen hoofdrol in 's werelds kleinste film
© IBM.
Het is computerbedrijf IBM gelukt om met een speciale microscoop een stop-motion film te maken waarin atomen figuurtjes vormen.
Het filmpje, getiteld 'A Boy And His Atom', gebruikt atomen als een soort knikkers om figuren mee te maken. Zo zien we onder andere een dansend poppetje langskomen.
IBM leerde hoe ze atomen konden laten bewegen tijdens de ontwikkeling van een superkleine chip. Deze is slechts 12 atomen groot en het was voor de ontwikkeling belangrijk om met individuele atomen te kunnen spelen. Dat is ze gelukt en nu gebruiken ze hun kennis om een beetje plezier te maken.
De film is in het Guiness Book of Records opgenomen als 's werelds kleinste stop-motion film.
(HLN)
Atomen spelen hoofdrol in 's werelds kleinste film
© IBM.
Het is computerbedrijf IBM gelukt om met een speciale microscoop een stop-motion film te maken waarin atomen figuurtjes vormen.
Het filmpje, getiteld 'A Boy And His Atom', gebruikt atomen als een soort knikkers om figuren mee te maken. Zo zien we onder andere een dansend poppetje langskomen.
IBM leerde hoe ze atomen konden laten bewegen tijdens de ontwikkeling van een superkleine chip. Deze is slechts 12 atomen groot en het was voor de ontwikkeling belangrijk om met individuele atomen te kunnen spelen. Dat is ze gelukt en nu gebruiken ze hun kennis om een beetje plezier te maken.
De film is in het Guiness Book of Records opgenomen als 's werelds kleinste stop-motion film.
(HLN)
Death Makes Angels of us all
And gives us wings where we had shoulders
Smooth as raven' s claws...
And gives us wings where we had shoulders
Smooth as raven' s claws...
Sleutelgebied voor ouderdom gelokaliseerd in brein
Foto: ANP
Amerikaanse wetenschappers hebben ontdekt dat ouderdom voor een belangrijk deel wordt aangestuurd door één specifiek gebied in de hersenen.
Processen in de hypothalamus - een amandelvormige structuur in het binnenste van het brein - hebben waarschijnlijk een grote invloed op de leeftijd die iemand bereikt.
Biologische ingrepen in dit hersengebied kunnen de levensduur van muizen met ongeveer 20 procent verlengen, zonder dat de dieren last krijgen van verzwakte spieren en botten.
Dat schrijven onderzoekers van het Albert Einstein College in New York in het wetenschappelijk tijdschrift Nature.
Onstekingen
De wetenschappers ontdekten dat een ontstekingsbevorderende stof met de naam NF-kB zeer actief werd in de hypothalamus van muizen op leeftijd. Wanneer ze de werking van dit eiwitcomplex blokkeerden, leefden de dieren gemiddeld 1100 dagen, terwijl muizen normaal gesproken 600 tot 1000 dagen leven.
Wanneer de productie van de ontstekingsbevorderende stof werd aangewakkerd, bereikte geen enkele muis een leeftijd die hoger lag dan 900 dagen.
Verder bleek dat NF-kB zorgde voor een verlaagde aanmaak van gonadotropine in de hypothalamus. Dit hormoon speelt een grote rol bij vruchtbaarheid en de aanmaak van nieuwe cellen.
Nieuwe cellen
Toen de wetenschappers enkele muizen een dagelijkse injectie met dit hormoon gaven, bleken deze dieren minder ouderdomsgerelateerde klachten te vertonen. Waarschijnlijk zorgden de injecties met gonadotropine voor de aanmaak van nieuwe zenuwcellen in het brein.
Volgens hoofdonderzoeker Dongsheng Cai biedt het onderzoek nieuwe perspectieven voor de behandeling van ouderdom.
"Wetenschappers hebben zich lang afgevraagd of ouderdom individueel optreedt in de verschillende weefsels van het lichaam, of dat onze levensduur actief wordt gereguleerd door één orgaan", verklaart hij op nieuwssite ScienceDaily.
"Uit de studie blijkt dat veel aspecten van veroudering worden gecontroleerd door de hypothalamus. Het blijkt mogelijk om, in ieder geval bij muizen, het ouderdomsproces te vertragen door signalen in de hypothalamus te veranderen", aldus Cai.
Door: NU.nl/Dennis Rijnvis
(Nu.nl)
Foto: ANP
Amerikaanse wetenschappers hebben ontdekt dat ouderdom voor een belangrijk deel wordt aangestuurd door één specifiek gebied in de hersenen.
Processen in de hypothalamus - een amandelvormige structuur in het binnenste van het brein - hebben waarschijnlijk een grote invloed op de leeftijd die iemand bereikt.
Biologische ingrepen in dit hersengebied kunnen de levensduur van muizen met ongeveer 20 procent verlengen, zonder dat de dieren last krijgen van verzwakte spieren en botten.
Dat schrijven onderzoekers van het Albert Einstein College in New York in het wetenschappelijk tijdschrift Nature.
Onstekingen
De wetenschappers ontdekten dat een ontstekingsbevorderende stof met de naam NF-kB zeer actief werd in de hypothalamus van muizen op leeftijd. Wanneer ze de werking van dit eiwitcomplex blokkeerden, leefden de dieren gemiddeld 1100 dagen, terwijl muizen normaal gesproken 600 tot 1000 dagen leven.
Wanneer de productie van de ontstekingsbevorderende stof werd aangewakkerd, bereikte geen enkele muis een leeftijd die hoger lag dan 900 dagen.
Verder bleek dat NF-kB zorgde voor een verlaagde aanmaak van gonadotropine in de hypothalamus. Dit hormoon speelt een grote rol bij vruchtbaarheid en de aanmaak van nieuwe cellen.
Nieuwe cellen
Toen de wetenschappers enkele muizen een dagelijkse injectie met dit hormoon gaven, bleken deze dieren minder ouderdomsgerelateerde klachten te vertonen. Waarschijnlijk zorgden de injecties met gonadotropine voor de aanmaak van nieuwe zenuwcellen in het brein.
Volgens hoofdonderzoeker Dongsheng Cai biedt het onderzoek nieuwe perspectieven voor de behandeling van ouderdom.
"Wetenschappers hebben zich lang afgevraagd of ouderdom individueel optreedt in de verschillende weefsels van het lichaam, of dat onze levensduur actief wordt gereguleerd door één orgaan", verklaart hij op nieuwssite ScienceDaily.
"Uit de studie blijkt dat veel aspecten van veroudering worden gecontroleerd door de hypothalamus. Het blijkt mogelijk om, in ieder geval bij muizen, het ouderdomsproces te vertragen door signalen in de hypothalamus te veranderen", aldus Cai.
Door: NU.nl/Dennis Rijnvis
(Nu.nl)
06-05-2013
Belgische Nobelprijswinnaar (95) stapt uit het leven
© photo news.
De Belgische wetenschapper en Nobelprijswinnaar Christian de Duve (95) is zaterdag uit het leven gestapt. Begin april had de Duve al gezegd dat hij van plan was om euthanasie te plegen.
Christian de Duve is de ontdekker van de celorganellen lysosoom en peroxisoom. Hij deed ook onderzoek naar insuline en glucagon. De Belgische bioloog en wetenschapper kreeg hier in 1974 de Nobelprijs voor geneeskunde voor. In 1990 werd jonkheer de Duve vereerd met de persoonlijke titel van burggraaf.
Zaterdagochtend stapte hij uit het leven, meldt de krant Le Soir. Op 8 april kondigde hij zijn besluit daartoe aan in een gesprek met journaliste Béatrice Delvaux. De Duve was in de nacht van 1 april onwel geworden, op de grond gevallen en daar urenlang blijven liggen omdat hij niet alleen kon opstaan. "Mijn beslissing was eerder genomen, maar dat was het teken dat het echt tijd is om te gaan", vertelde hij in het interview. "Ik ben moe."
Over zijn werk stelde de Duve zich aan het eind van zijn leven erg bescheiden op: "Ik heb iets ontdekt wat bestond. Er was alleen een goede techniek voor nodig. Als ik het niet had gevonden, had iemand anders het wel gedaan. Je kunt het met een schattenjacht vergelijken
(HLN)
Belgische Nobelprijswinnaar (95) stapt uit het leven
© photo news.
De Belgische wetenschapper en Nobelprijswinnaar Christian de Duve (95) is zaterdag uit het leven gestapt. Begin april had de Duve al gezegd dat hij van plan was om euthanasie te plegen.
Christian de Duve is de ontdekker van de celorganellen lysosoom en peroxisoom. Hij deed ook onderzoek naar insuline en glucagon. De Belgische bioloog en wetenschapper kreeg hier in 1974 de Nobelprijs voor geneeskunde voor. In 1990 werd jonkheer de Duve vereerd met de persoonlijke titel van burggraaf.
Zaterdagochtend stapte hij uit het leven, meldt de krant Le Soir. Op 8 april kondigde hij zijn besluit daartoe aan in een gesprek met journaliste Béatrice Delvaux. De Duve was in de nacht van 1 april onwel geworden, op de grond gevallen en daar urenlang blijven liggen omdat hij niet alleen kon opstaan. "Mijn beslissing was eerder genomen, maar dat was het teken dat het echt tijd is om te gaan", vertelde hij in het interview. "Ik ben moe."
Over zijn werk stelde de Duve zich aan het eind van zijn leven erg bescheiden op: "Ik heb iets ontdekt wat bestond. Er was alleen een goede techniek voor nodig. Als ik het niet had gevonden, had iemand anders het wel gedaan. Je kunt het met een schattenjacht vergelijken
(HLN)
Death Makes Angels of us all
And gives us wings where we had shoulders
Smooth as raven' s claws...
And gives us wings where we had shoulders
Smooth as raven' s claws...
04-05-2013
Iron Man achterna: masker zorgt voor bovennatuurlijk zicht en gehoor
Eidos Vision & Audio gaat Iron Man achterna. © photo news, Royal College of Art.
Aan de Royal College of Art hebben masterstudenten een masker gecreëerd dat het menselijk zicht en gehoor op bovennatuurlijke wijze kan versterken. Ze hopen in eerste instantie op toepassingen in de medische wereld, maar ook voor kunstprojecten en bij topsporters zou 'Eidos' kunnen worden ingeschakeld.
Eidos Audio © Royal College of Art.
Momenteel wordt gewerkt aan twee prototypes, 'Eidos Vision' en 'Eidos Audio', die aan de hand van sensoren zowel zicht als gehoor aanzienlijk versterken.
Met 'Eidos Audio' krijg je de mogelijkheid bepaalde geluiden te isoleren en lawaai te neutraliseren. Zo kan je in een drukke ruimte toch de focus leggen op één specifieke conversatie. De uitvinding zou niet alleen mensen met aangeboren of door ouderdom gegroeide gehoorproblemen kunnen helpen, maar ook patiënten met ADHD, die het van nature moeilijk vinden zich te concentreren in een luidruchtige, afleidende omgeving. "Eidos biedt de mogelijkheid om te focussen op de conversaties die het belangrijkste zijn. Het zou dus wel eens een alternatief kunnen zijn voor medicatie als Relatine", klinkt het.
'Eidos Vision' zorgt dan weer voor een kijk op beweging die met het blote oog onmogelijk is. Via een camera worden visuele data naar een computer gestuurd die op zijn beurt fascinerende informatie over bewegingspatronen terugstuurt naar de display. Je kan het effect vergelijken met een lange sluitertijd tijdens het fotograferen. "Door het detecteren en overlappen van beweging kunnen we patronen en sporen zien die anders verborgen blijven", verklaren de onderzoekers. De technologie zou golfers bijvoorbeeld kostbare kennis kunnen geven over hoe ze hun slag moeten verbeteren.
Toekomstmuziek
Het plan is nu de prototypes verder te ontwikkelen tot draadloze applicaties die effectief op de markt kunnen komen. Het team van masterstudenten aan de Royal College of Art wouden met hun 'Innovation Design Engineering'-project in de eerste plaats onze ervaring verbeteren. "Aan de ene kant willen we de dagelijkse ervaring van de mens verbeteren of zelfs radicaal veranderen. Aan de andere kant zijn we gefascineerd door technologie en door producten die ons een grotere controle geven over de wereld die ons omgeeft", klinkt het.
© Royal College of Art.
© Royal College of Art.
(HLN)
Iron Man achterna: masker zorgt voor bovennatuurlijk zicht en gehoor
Eidos Vision & Audio gaat Iron Man achterna. © photo news, Royal College of Art.
Aan de Royal College of Art hebben masterstudenten een masker gecreëerd dat het menselijk zicht en gehoor op bovennatuurlijke wijze kan versterken. Ze hopen in eerste instantie op toepassingen in de medische wereld, maar ook voor kunstprojecten en bij topsporters zou 'Eidos' kunnen worden ingeschakeld.
Eidos Audio © Royal College of Art.
Momenteel wordt gewerkt aan twee prototypes, 'Eidos Vision' en 'Eidos Audio', die aan de hand van sensoren zowel zicht als gehoor aanzienlijk versterken.
Met 'Eidos Audio' krijg je de mogelijkheid bepaalde geluiden te isoleren en lawaai te neutraliseren. Zo kan je in een drukke ruimte toch de focus leggen op één specifieke conversatie. De uitvinding zou niet alleen mensen met aangeboren of door ouderdom gegroeide gehoorproblemen kunnen helpen, maar ook patiënten met ADHD, die het van nature moeilijk vinden zich te concentreren in een luidruchtige, afleidende omgeving. "Eidos biedt de mogelijkheid om te focussen op de conversaties die het belangrijkste zijn. Het zou dus wel eens een alternatief kunnen zijn voor medicatie als Relatine", klinkt het.
'Eidos Vision' zorgt dan weer voor een kijk op beweging die met het blote oog onmogelijk is. Via een camera worden visuele data naar een computer gestuurd die op zijn beurt fascinerende informatie over bewegingspatronen terugstuurt naar de display. Je kan het effect vergelijken met een lange sluitertijd tijdens het fotograferen. "Door het detecteren en overlappen van beweging kunnen we patronen en sporen zien die anders verborgen blijven", verklaren de onderzoekers. De technologie zou golfers bijvoorbeeld kostbare kennis kunnen geven over hoe ze hun slag moeten verbeteren.
Toekomstmuziek
Het plan is nu de prototypes verder te ontwikkelen tot draadloze applicaties die effectief op de markt kunnen komen. Het team van masterstudenten aan de Royal College of Art wouden met hun 'Innovation Design Engineering'-project in de eerste plaats onze ervaring verbeteren. "Aan de ene kant willen we de dagelijkse ervaring van de mens verbeteren of zelfs radicaal veranderen. Aan de andere kant zijn we gefascineerd door technologie en door producten die ons een grotere controle geven over de wereld die ons omgeeft", klinkt het.
© Royal College of Art.
© Royal College of Art.
(HLN)
Death Makes Angels of us all
And gives us wings where we had shoulders
Smooth as raven' s claws...
And gives us wings where we had shoulders
Smooth as raven' s claws...
13-05-2013
Chip herstelt herinneringen in beschadigde hersenen
© thinkstock.
Amerikaanse neurowetenschappers claimen dat ze de code gekraakt hebben waarmee ons brein het langetermijngeheugen opbouwt. Met die informatie sleutelen ze aan een microchip die het vormen van herinneringen zal stimuleren in beschadigde hersenen. Ze verwachten dat de geheugenchip binnen de twee jaar getest kan worden op mensen.
Meer dan tien jaar hebben onderzoekers van verschillende Amerikaanse universiteiten de hippocampus proberen te ontcijferen. Dat deel van het brein is van vitaal belang voor de vorming van het langetermijngeheugen. Nu stellen ze te weten hoe herinneringen worden gemaakt en hoe ze actief kunnen ingrijpen in het productieproces om mensen met hersenschade te ondersteunen. In eerste instantie zal gewerkt worden met patiënten die een beroerte of ongeval hadden, maar het ultieme doel is de gevolgen van Alzheimer aan te pakken.
Getest
Volgens CNN heeft het team er al succesvolle testen op hersenen van ratten en apen opzitten, waardoor ze konden aantonen dat boodschappen in het brein nagebootst kunnen worden met elektrische signalen van een siliconen chip. Er is echter nog werk aan de winkel op het vlak van elektronica, maar de wetenschappers worden gestimuleerd door een groeiende aanvaarding van geïmplanteerde elektrodes in het menselijk brein. Denk maar aan de nieuwste technieken voor het behandelen van epilepsie.
© thinkstock.
Geheugenchip
"We gaan geen individuele herinneringen terug in het brein programmeren, maar we herstellen wel de mogelijkheid om nieuwe herinneringen aan te maken door berichten van de neuronen te vervangen door signalen van de microchip. Ik had nooit gedacht dat ik dit nog mocht meemaken. Ik zal er misschien zelf niet van kunnen profiteren, maar mijn kinderen zeker wel", verklaart professor Ted Berger. Het team verwacht de eerste menselijke testen binnen dit en twee jaar en zien de chip binnen 5 à 10 jaar op de markt komen.
(HLN)
Chip herstelt herinneringen in beschadigde hersenen
© thinkstock.
Amerikaanse neurowetenschappers claimen dat ze de code gekraakt hebben waarmee ons brein het langetermijngeheugen opbouwt. Met die informatie sleutelen ze aan een microchip die het vormen van herinneringen zal stimuleren in beschadigde hersenen. Ze verwachten dat de geheugenchip binnen de twee jaar getest kan worden op mensen.
Meer dan tien jaar hebben onderzoekers van verschillende Amerikaanse universiteiten de hippocampus proberen te ontcijferen. Dat deel van het brein is van vitaal belang voor de vorming van het langetermijngeheugen. Nu stellen ze te weten hoe herinneringen worden gemaakt en hoe ze actief kunnen ingrijpen in het productieproces om mensen met hersenschade te ondersteunen. In eerste instantie zal gewerkt worden met patiënten die een beroerte of ongeval hadden, maar het ultieme doel is de gevolgen van Alzheimer aan te pakken.
Getest
Volgens CNN heeft het team er al succesvolle testen op hersenen van ratten en apen opzitten, waardoor ze konden aantonen dat boodschappen in het brein nagebootst kunnen worden met elektrische signalen van een siliconen chip. Er is echter nog werk aan de winkel op het vlak van elektronica, maar de wetenschappers worden gestimuleerd door een groeiende aanvaarding van geïmplanteerde elektrodes in het menselijk brein. Denk maar aan de nieuwste technieken voor het behandelen van epilepsie.
© thinkstock.
Geheugenchip
"We gaan geen individuele herinneringen terug in het brein programmeren, maar we herstellen wel de mogelijkheid om nieuwe herinneringen aan te maken door berichten van de neuronen te vervangen door signalen van de microchip. Ik had nooit gedacht dat ik dit nog mocht meemaken. Ik zal er misschien zelf niet van kunnen profiteren, maar mijn kinderen zeker wel", verklaart professor Ted Berger. Het team verwacht de eerste menselijke testen binnen dit en twee jaar en zien de chip binnen 5 à 10 jaar op de markt komen.
(HLN)
Death Makes Angels of us all
And gives us wings where we had shoulders
Smooth as raven' s claws...
And gives us wings where we had shoulders
Smooth as raven' s claws...
15-05-2013
Stamcellen uit gekloond materiaal mensen
Expositie Bodies Revealed in Bulgarije © reuters.
UPDATE Wetenschappers in de Amerikaanse staat Oregon zijn er naar eigen zeggen in geslaagd gekloonde menselijke embryo's te gebruiken als bron voor stamcellen, die materiaal in het lichaam kunnen vervangen. Deze omstreden kundigheid van het klonen kan zo een mijlpaal betekenen voor de medische wetenschap en de manier waarop bepaalde aandoeningen behandeld worden.
De BBC meldde vandaag dat de onderzoekers van de Oregon Health and Science University methodes gebruikten zoals die 17 jaar geleden in Schotland het gekloonde schaap Dolly leidden. Hun onderzoek is gepubliceerd in het vaktijdschrift Cell.
De manier die met diercellen is toegepast, is niet goed gelukt bij mensen en deze kloontechnologie leek op een dood spoor beland. Maar het team wetenschappers onder leiding van Shoukhrat Mitalipov is erin geslaagd dit 'therapeutische' klonen weer op de rails te zetten.
"Belangrijkse stap"
"Een diepgaand onderzoek van de stamcellen die door deze techniek zijn gemaakt, toont aan dat ze de capaciteit hebben te veranderen, net als gewone embryonale stamcellen, in allerlei types van cellen, inclusief zenuwcellen, levercellen en hartcellen", aldus Mitalipov. Er is volgens hem "nog veel werk te doen aan een veilige en doelmatige ontwikkeling van celbehandelingen, maar we geloven dat dit een een belangrijke stap is naar de ontwikkeling van cellen die kunnen worden gebruikt in de geneeskunde die regenereert" (materiaal vervangt).
Hartaanval
In tegenstelling tot gedoneerde cellen, zouden gekloonde niet kunnen afgestoten worden door het menselijk lichaam. Dankzij de vooruitgang om nieuw weefsel te creëren, zouden dokters in staat kunnen zijn om de schade te genezen die wordt veroorzaakt bij een hartaanval. Bovendien zouden ze ook ziektes als Parkinson beter kunnen behandelen.
Er is ook in de VS veel weerstand tegen het experimenteren met menselijke embryo's. Ook Mitalipovs experimenten kunnen op veel kritiek rekenen, aldus waarnemers.
(HLN)
Stamcellen uit gekloond materiaal mensen
Expositie Bodies Revealed in Bulgarije © reuters.
UPDATE Wetenschappers in de Amerikaanse staat Oregon zijn er naar eigen zeggen in geslaagd gekloonde menselijke embryo's te gebruiken als bron voor stamcellen, die materiaal in het lichaam kunnen vervangen. Deze omstreden kundigheid van het klonen kan zo een mijlpaal betekenen voor de medische wetenschap en de manier waarop bepaalde aandoeningen behandeld worden.
De BBC meldde vandaag dat de onderzoekers van de Oregon Health and Science University methodes gebruikten zoals die 17 jaar geleden in Schotland het gekloonde schaap Dolly leidden. Hun onderzoek is gepubliceerd in het vaktijdschrift Cell.
De manier die met diercellen is toegepast, is niet goed gelukt bij mensen en deze kloontechnologie leek op een dood spoor beland. Maar het team wetenschappers onder leiding van Shoukhrat Mitalipov is erin geslaagd dit 'therapeutische' klonen weer op de rails te zetten.
"Belangrijkse stap"
"Een diepgaand onderzoek van de stamcellen die door deze techniek zijn gemaakt, toont aan dat ze de capaciteit hebben te veranderen, net als gewone embryonale stamcellen, in allerlei types van cellen, inclusief zenuwcellen, levercellen en hartcellen", aldus Mitalipov. Er is volgens hem "nog veel werk te doen aan een veilige en doelmatige ontwikkeling van celbehandelingen, maar we geloven dat dit een een belangrijke stap is naar de ontwikkeling van cellen die kunnen worden gebruikt in de geneeskunde die regenereert" (materiaal vervangt).
Hartaanval
In tegenstelling tot gedoneerde cellen, zouden gekloonde niet kunnen afgestoten worden door het menselijk lichaam. Dankzij de vooruitgang om nieuw weefsel te creëren, zouden dokters in staat kunnen zijn om de schade te genezen die wordt veroorzaakt bij een hartaanval. Bovendien zouden ze ook ziektes als Parkinson beter kunnen behandelen.
Er is ook in de VS veel weerstand tegen het experimenteren met menselijke embryo's. Ook Mitalipovs experimenten kunnen op veel kritiek rekenen, aldus waarnemers.
(HLN)
Death Makes Angels of us all
And gives us wings where we had shoulders
Smooth as raven' s claws...
And gives us wings where we had shoulders
Smooth as raven' s claws...
22-05-2013
Waarom we een zon op aarde bouwen
In een dor en licht bebost gebied in de buurt van het Zuid-Franse Aix-en-Provence gebeurt iets groots. Hier verrijst een machine van 13 miljard euro. Een apparaat dat misschien een grote rol gaat spelen voor de energievoorziening van de toekomst. Kennislink reist af naar Zuid-Frankrijk en kijkt hoe het ervoor staat met de bouw van kernfusiereactor ITER.
Een waterige voorjaarszon laat zich voorzichtig zien als de pakweg 20 journalisten uit verschillende Europese landen plaatsnemen in een presentatieruimte van het splinternieuwe hoofdkantoor van het ITER-project. Het gebouw is pas een half jaar oud en staat op bijna een steenworp afstand van de plek waar momenteel de fundering wordt gelegd voor de kernfusiereactor. De komende twee dagen zullen we overspoeld worden met informatie, over kernfusie, de complexiteit van het apparaat en de ingewikkelde internationale samenwerking binnen het project.
Een blik op de zogenoemde ‘tokamak pit’, een ruwweg 15 meter diepe kuil waarin ITER verrijst.
Roel van der Heijden
Waarom kernfusie?
Maar eerst de belangrijke vraag, waarom zouden we zo graag aan kernfusie willen doen? Wijzend op de honderden miljarden sterren die de Melkweg telt, stelt Carlos Alejandre, vice-directeur van de veiligheidsafdeling van ITER: “Je kunt vrij gemakkelijk concluderen dat kernfusie de populairste energiebron in het universum is.” En zou het niet handig zijn als we precies hetzelfde op aarde zouden kunnen doen? Als vervanging van de langzaam oprakende fossiele brandstoffen. Als een vrijwel onuitputbare energiebron zonder uitstoot van broeikasgassen.
Dát zijn belangrijke redenen voor de bouw van ITER, die hier op een paar honderd meter afstand verrijst. Europa, de Verenigde Staten, Rusland, China, India, Japan en Zuid-Korea storten hier miljarden in een project om te ontdekken of kernfusie geschikt is als betrouwbare energiebron voor de toekomst. Hier wordt gebouwd aan een zon op aarde.
De binnenkant van JET, links uitgeschakeld, rechts in bedrijf.
JET/ITER
Hoewel de fundering van ITER bij wijze van spreken nog ligt te drogen gaat de geschiedenis van het megaproject heel wat jaren terug. Het was 1985 toen Ronald Reagan en Michail Gorbatsjov tijdens een ontmoeting in Genève besloten om kernfusie in te gaan zetten voor energiewinning. Het ITER-project werd geboren en werd in eerste instantie ondersteund door de VS, de Sovjet-Unie, Japan en een aantal Europese landen. Later zouden China, Zuid-Korea en India volgen. ITER is geen afkorting maar is afgeleid van het Latijnse ‘weg’.
Al aan het eind van de jaren ’40 van de vorige eeuw werd er geëxperimenteerd met kleine fusiereactors in het Verenigd Koninkrijk. In de jaren daarna zouden ook de Verenigde Staten en de Sovjet-Unie zich daarmee bezig gaan houden. Ondanks de ruim vijftig jaar onderzoek naar kernfusie, met verschillende opstellingen om de fusie te bereiken, is het nog steeds niet gelukt om netto energie de onttrekken aan het proces. Het beste resultaat boekte de JET-reactor (Joint European Torus) in het Verenigd Koninkrijk, in 1997 werd er kortstondig 16.000.000 watt geproduceerd, ongeveer 70 procent van het elektrische vermogen dat nodig was voor het verhitten van de fusiebrandstof.
De zon doet al miljarden jaren aan kernfusie.
Terug naar de voorjaarszons, want daar is kernfusie aan de orde van de dag. Per seconde wordt er ruim 600 miljoen ton aan waterstof omgezet in helium. Bij dit proces worden twee (of uiteindelijk meerdere) atoomkernen bij zeer hoge druk en temperatuur samengevoegd en vormen zo een nieuw element. Bij kernfusie, dat niet te verwarren is met kernsplijting, komen enorme hoeveelheden energie vrij.
De reden daarvoor is dat de reactieproduct(en) bij elkaar een fractie minder wegen dan de stoffen die de fusiereactie in zijn gegaan. Dat massaverschil kan via de beroemde formule van Albert Einstein, E = mc2, omgerekend worden naar energie. In het geval van de omzetting van twee waterstofatomen naar helium is het verschil in massa ruim een half procent. Dat lijkt misschien weinig, maar het levert behoorlijk wat energie op. De omzetting van een gram materie naar energie levert ongeveer 90 biljoen joule aan energie op. Genoeg om zo’n 7500 Nederlandse huishoudens een jaar van elektriciteit te voorzien.
Maar om deze energie te kunnen ‘oogsten’ ontkom je er niet aan om de omstandigheden in de zon na te bootsen. En dat is een hels karwei als je bedenkt dat de druk in het hart van de zon 250 miljard bar is en dat er een temperatuur heerst van zo’n 15 miljoen graden Celsius.
Richard Pitts, die bij ITER verantwoordelijk is voor de reactorwand legt uit er daarom wordt gekozen voor een alternatieve fusiereactie: “Terwijl er in de zon een aantal waterstofkernen via een reeks reacties worden gefuseerd tot helium, is het voor ons veel slimmer om deuterium en tritium te fuseren. Deze reactie verloopt namelijk goed bij een lage druk. Voorwaarde is wel dat de temperatuur flink opgeschroefd moet worden: we moeten naar zo’n 150 miljoen graden Celsius.”
De reactie in ITER: deuterium (linksboven) en tritium (rechtsboven) botsen en versmelten. Er ontstaan helium (rechtsonder) en een neutron (linksonder) en energie (aangegeven in MeV).
Voor deze alternatieve fusiereactie heeft ITER dus deuterium en tritium nodig, dat helaas wat minder makkelijk voor het oprapen ligt dan waterstof. Deuterium kan nog vrij gemakkelijk uit bijvoorbeeld water geïsoleerd worden, ongeveer één op de 6500 waterstofatomen op aarde is deuterium. Tritium is een wat lastiger verhaal. Met een halfwaardetijd van ruim 12 jaar vervalt het binnen afzienbare tijd, waardoor het nauwelijks in de natuur voorkomt.
ITER kan nog putten uit een voorraadje tritium dat als bijproduct is gemaakt in kernsplijtingsreactors. Maar mocht kernfusie ooit een groot succes worden dan moet er een andere tritiumbron worden aangesproken. Een idee is om fusiereactors hun eigen tritium te laten maken. Dat concept zal met ITER getest worden. Een deel van de wanden van ITER zal namelijk worden gemaakt van lithium. Hoogenergetische neutronen die uit de fusiereactie vrijkomen en de lithiumkernen raken zorgen voor de uiteenvalling van lithium in onder andere tritium, dat op zijn beurt de fusiereactie kan blijven voorzien van nieuwe brandstof.
Genoeg om je arm te verdampen
150 miljoen graden is een onvoorstelbare hoge temperatuur, bovendien zullen bij heel wat mensen alarmbelletjes afgaan bij het woord ‘kernreactie’. De vraag rijst bijna automatisch, is dat niet gevaarlijk? Wat als er iets mis gaat?
Pitts beaamt dat 150 miljoen graden een hoge temperatuur is, maar relativeert: “Als ITER draait dan zit er ongeveer 300 megajoule aan energie in. Dat klinkt als een hoop, maar het is genoeg om ongeveer je arm te verdampen”, grapt hij. “Nee, eigenlijk kun je daar misschien duizend pannetjes water mee aan de kook brengen. Als je dat vergelijkt met de energie die is opgeslagen in de uraniumstaven in een splijtingsreactor is dat echt heel erg weinig.” Wanneer zo’n reactor al gevolg van een storing een deel van zijn energie ongecontroleerd vrijgeeft dan is dat genoeg om theoretisch een gat in de grond te smelten, oftewel er is dan sprake van een meltdown.
ITER is groot. Onderin is nog net een persoon te zien.
Karlsruhe Institute of Technology
De reden dat er maar zo weinig energie in ITER zit, is dat de reactor nagenoeg vacuüm is. Het plasma van ITER is ongeveer 840 kubieke meter groot, zeg maar de inhoud van pakweg twee rijtjeshuizen, terwijl het totale plasma een gewicht heeft van ongeveer een gram.
Een ander groot verschil is dat er bij kernfusie geen sprake is van een kettingreactie, zoals wel het geval is in splijtingsreactors. Bij een kernsplijting komen er namelijk neutronen vrij die nieuwe kernsplijtingen aanjagen. Om ervoor te zorgen dat de kettingreactie niet uit de hand loopt moet er spreekwoordelijk continu op de rem worden getrapt met regelstaven in de reactor. Gaat er iets mis met die rem dan heb je een probleem.
Bij kernfusie is de situatie eigenlijk andersom, daar moet steeds op het gaspedaal worden geduwd. Ten eerste veroorzaken de vrijkomende neutronen hier geen nieuwe fusiereacties en ten tweede moet de temperatuur ten alle tijden boven de pakweg 100 miljoen graden worden gehouden om de reacties enigszins op gang te houden. Gaat er iets mis met een van de regelsystemen of het reactorvat dan zal onvermijdelijk leiden tot het dalen van de temperatuur. Een daling die als gevolg heeft dat de fusiereacties minder goed verlopen en uiteindelijk vanzelf stoppen.
Nucleaire faciliteit
Toch is kernfusie misschien niet zo zonnig als je nu mag vermoeden. De vrije neutronen uit de fusiereactie waar eerder al over gesproken is in het kader van de productie van tritium hebben ook een nadelig effect. “Dit bombardement van neutronen uit de fusiereactie maken de reactorwand langzaam radioactief”, zegt Alejandre.
Kernfusie zorgt voor radioactief afval, maar dat zijn kleine hoeveelheden en lichtradioactief afval.
KnowledgeNL, via Wikimedia Commons
Op het moment dat er een onderdeel uit de reactor moet worden vervangen of dat ITER in zijn geheel wordt afgebroken dan zit je dus met een radioactieve reactorwand. Dat lijkt een reden om nooit aan kernfusie te beginnen, maar feit is dat dit materiaal in radioactief opzicht een veel kortere levensduur heeft dan het afval dat in de meeste kerncentrales wordt gevormd. Je hebt het dan over ongeveer 100 jaar in plaats van de soms duizenden jaren. Daar komt bovenop dat er veel minder van dit afval zal zijn, aangezien er bij het fusieproces zelf geen afval wordt gevormd.
Maar het is niet alleen de reactorwand, ook het tritium dat als brandstof de reactor ingaat is radioactief zie het met een korte levensduur. Pitts zegt, “ITER is een nucleaire faciliteit. En daarbij horen zeer strenge regels, voor bijvoorbeeld de opslag en het gebruik van deze stoffen.” Dat verklaart ook de flinke veiligheidsmaatregelen die nu al zijn getroffen rondom het project. Als we naar buiten kijken dan zien we een hoge en dubbele omheining die het gehele complex omringt.
Geen greintje elektriciteit
Als de medewerkers van ITER op één ding blijft hameren, dan is het dat ITER een testreactor is. Er zal in de minimaal 20 jaar dat de reactor draait geen kilowattuur aan het elektriciteitsnet worden afgegeven. En dat terwijl er vanaf 2027 wel degelijk energie uit het apparaat moet komen. “Die energie wordt volledig weggekoeld in grote waterbassins,” zegt Sabina Griffith, voorlichter bij ITER. “Wij zijn simpelweg niet in staat een constante energielevering te garanderen. De beheerders van het stroomnet zouden ons haten als we te pas en te onpas een hoop energie op het net dumpen.”
ITER zal geen greintje elektriciteit produceren.
Beige Alert / Flickr
Het is ook duidelijk dat kernfusie als energiebron een kwestie van de lange adem wordt. Pitts: “Ik denk niet dat we kunnen verwachten dat kernfusie in de komende 60 tot 80 jaar een heel erg grote bron van energie voor ons wordt.” Alejandre voegt daar aan toe dat kernfusie sowieso niet in al onze behoeften gaat voorzien. “Vergelijkbaar met de huidige energievoorziening zullen we verschillende energiebronnen moeten hebben. Naast kernfusie zouden dat bijvoorbeeld wind- en zonne-energie kunnen zijn.”
Hij gaat verder: “Of fusie-energie uiteindelijk goedkoop of duur wordt? Dat kan ik als wetenschapper lastig inschatten. Er zijn in ieder geval mensen die hebben berekend dat het een concurrerende prijs zou kunnen hebben, maar of dat echt zo is? Ik denk dat we dat pas weten als we de demo-centrale gebouwd hebben. Dat apparaat moet echt elektriciteit gaan genereren met behulp van kernfusie. Maar goed, dat project staat pas ná ITER op de planning.”
Ondanks de teststatus van ITER is het project belangrijk voor kernfusie. Het moet de eerste reactor worden waar via kernfusie meer energie uitkomt dan dat er nodig is om de reactor op te warmen. Griffith: “Als het met ITER niet lukt om kernfusie voor elkaar te krijgen, dan zal deze vorm van energiewinning voor lange tijd afgeschreven zijn.”
(Kennislink)
Waarom we een zon op aarde bouwen
In een dor en licht bebost gebied in de buurt van het Zuid-Franse Aix-en-Provence gebeurt iets groots. Hier verrijst een machine van 13 miljard euro. Een apparaat dat misschien een grote rol gaat spelen voor de energievoorziening van de toekomst. Kennislink reist af naar Zuid-Frankrijk en kijkt hoe het ervoor staat met de bouw van kernfusiereactor ITER.
Een waterige voorjaarszon laat zich voorzichtig zien als de pakweg 20 journalisten uit verschillende Europese landen plaatsnemen in een presentatieruimte van het splinternieuwe hoofdkantoor van het ITER-project. Het gebouw is pas een half jaar oud en staat op bijna een steenworp afstand van de plek waar momenteel de fundering wordt gelegd voor de kernfusiereactor. De komende twee dagen zullen we overspoeld worden met informatie, over kernfusie, de complexiteit van het apparaat en de ingewikkelde internationale samenwerking binnen het project.
Een blik op de zogenoemde ‘tokamak pit’, een ruwweg 15 meter diepe kuil waarin ITER verrijst.
Roel van der Heijden
Waarom kernfusie?
Maar eerst de belangrijke vraag, waarom zouden we zo graag aan kernfusie willen doen? Wijzend op de honderden miljarden sterren die de Melkweg telt, stelt Carlos Alejandre, vice-directeur van de veiligheidsafdeling van ITER: “Je kunt vrij gemakkelijk concluderen dat kernfusie de populairste energiebron in het universum is.” En zou het niet handig zijn als we precies hetzelfde op aarde zouden kunnen doen? Als vervanging van de langzaam oprakende fossiele brandstoffen. Als een vrijwel onuitputbare energiebron zonder uitstoot van broeikasgassen.
Dát zijn belangrijke redenen voor de bouw van ITER, die hier op een paar honderd meter afstand verrijst. Europa, de Verenigde Staten, Rusland, China, India, Japan en Zuid-Korea storten hier miljarden in een project om te ontdekken of kernfusie geschikt is als betrouwbare energiebron voor de toekomst. Hier wordt gebouwd aan een zon op aarde.
De binnenkant van JET, links uitgeschakeld, rechts in bedrijf.
JET/ITER
Hoewel de fundering van ITER bij wijze van spreken nog ligt te drogen gaat de geschiedenis van het megaproject heel wat jaren terug. Het was 1985 toen Ronald Reagan en Michail Gorbatsjov tijdens een ontmoeting in Genève besloten om kernfusie in te gaan zetten voor energiewinning. Het ITER-project werd geboren en werd in eerste instantie ondersteund door de VS, de Sovjet-Unie, Japan en een aantal Europese landen. Later zouden China, Zuid-Korea en India volgen. ITER is geen afkorting maar is afgeleid van het Latijnse ‘weg’.
Al aan het eind van de jaren ’40 van de vorige eeuw werd er geëxperimenteerd met kleine fusiereactors in het Verenigd Koninkrijk. In de jaren daarna zouden ook de Verenigde Staten en de Sovjet-Unie zich daarmee bezig gaan houden. Ondanks de ruim vijftig jaar onderzoek naar kernfusie, met verschillende opstellingen om de fusie te bereiken, is het nog steeds niet gelukt om netto energie de onttrekken aan het proces. Het beste resultaat boekte de JET-reactor (Joint European Torus) in het Verenigd Koninkrijk, in 1997 werd er kortstondig 16.000.000 watt geproduceerd, ongeveer 70 procent van het elektrische vermogen dat nodig was voor het verhitten van de fusiebrandstof.
De zon doet al miljarden jaren aan kernfusie.
Terug naar de voorjaarszons, want daar is kernfusie aan de orde van de dag. Per seconde wordt er ruim 600 miljoen ton aan waterstof omgezet in helium. Bij dit proces worden twee (of uiteindelijk meerdere) atoomkernen bij zeer hoge druk en temperatuur samengevoegd en vormen zo een nieuw element. Bij kernfusie, dat niet te verwarren is met kernsplijting, komen enorme hoeveelheden energie vrij.
De reden daarvoor is dat de reactieproduct(en) bij elkaar een fractie minder wegen dan de stoffen die de fusiereactie in zijn gegaan. Dat massaverschil kan via de beroemde formule van Albert Einstein, E = mc2, omgerekend worden naar energie. In het geval van de omzetting van twee waterstofatomen naar helium is het verschil in massa ruim een half procent. Dat lijkt misschien weinig, maar het levert behoorlijk wat energie op. De omzetting van een gram materie naar energie levert ongeveer 90 biljoen joule aan energie op. Genoeg om zo’n 7500 Nederlandse huishoudens een jaar van elektriciteit te voorzien.
Maar om deze energie te kunnen ‘oogsten’ ontkom je er niet aan om de omstandigheden in de zon na te bootsen. En dat is een hels karwei als je bedenkt dat de druk in het hart van de zon 250 miljard bar is en dat er een temperatuur heerst van zo’n 15 miljoen graden Celsius.
Richard Pitts, die bij ITER verantwoordelijk is voor de reactorwand legt uit er daarom wordt gekozen voor een alternatieve fusiereactie: “Terwijl er in de zon een aantal waterstofkernen via een reeks reacties worden gefuseerd tot helium, is het voor ons veel slimmer om deuterium en tritium te fuseren. Deze reactie verloopt namelijk goed bij een lage druk. Voorwaarde is wel dat de temperatuur flink opgeschroefd moet worden: we moeten naar zo’n 150 miljoen graden Celsius.”
De reactie in ITER: deuterium (linksboven) en tritium (rechtsboven) botsen en versmelten. Er ontstaan helium (rechtsonder) en een neutron (linksonder) en energie (aangegeven in MeV).
Voor deze alternatieve fusiereactie heeft ITER dus deuterium en tritium nodig, dat helaas wat minder makkelijk voor het oprapen ligt dan waterstof. Deuterium kan nog vrij gemakkelijk uit bijvoorbeeld water geïsoleerd worden, ongeveer één op de 6500 waterstofatomen op aarde is deuterium. Tritium is een wat lastiger verhaal. Met een halfwaardetijd van ruim 12 jaar vervalt het binnen afzienbare tijd, waardoor het nauwelijks in de natuur voorkomt.
ITER kan nog putten uit een voorraadje tritium dat als bijproduct is gemaakt in kernsplijtingsreactors. Maar mocht kernfusie ooit een groot succes worden dan moet er een andere tritiumbron worden aangesproken. Een idee is om fusiereactors hun eigen tritium te laten maken. Dat concept zal met ITER getest worden. Een deel van de wanden van ITER zal namelijk worden gemaakt van lithium. Hoogenergetische neutronen die uit de fusiereactie vrijkomen en de lithiumkernen raken zorgen voor de uiteenvalling van lithium in onder andere tritium, dat op zijn beurt de fusiereactie kan blijven voorzien van nieuwe brandstof.
Genoeg om je arm te verdampen
150 miljoen graden is een onvoorstelbare hoge temperatuur, bovendien zullen bij heel wat mensen alarmbelletjes afgaan bij het woord ‘kernreactie’. De vraag rijst bijna automatisch, is dat niet gevaarlijk? Wat als er iets mis gaat?
Pitts beaamt dat 150 miljoen graden een hoge temperatuur is, maar relativeert: “Als ITER draait dan zit er ongeveer 300 megajoule aan energie in. Dat klinkt als een hoop, maar het is genoeg om ongeveer je arm te verdampen”, grapt hij. “Nee, eigenlijk kun je daar misschien duizend pannetjes water mee aan de kook brengen. Als je dat vergelijkt met de energie die is opgeslagen in de uraniumstaven in een splijtingsreactor is dat echt heel erg weinig.” Wanneer zo’n reactor al gevolg van een storing een deel van zijn energie ongecontroleerd vrijgeeft dan is dat genoeg om theoretisch een gat in de grond te smelten, oftewel er is dan sprake van een meltdown.
ITER is groot. Onderin is nog net een persoon te zien.
Karlsruhe Institute of Technology
De reden dat er maar zo weinig energie in ITER zit, is dat de reactor nagenoeg vacuüm is. Het plasma van ITER is ongeveer 840 kubieke meter groot, zeg maar de inhoud van pakweg twee rijtjeshuizen, terwijl het totale plasma een gewicht heeft van ongeveer een gram.
Een ander groot verschil is dat er bij kernfusie geen sprake is van een kettingreactie, zoals wel het geval is in splijtingsreactors. Bij een kernsplijting komen er namelijk neutronen vrij die nieuwe kernsplijtingen aanjagen. Om ervoor te zorgen dat de kettingreactie niet uit de hand loopt moet er spreekwoordelijk continu op de rem worden getrapt met regelstaven in de reactor. Gaat er iets mis met die rem dan heb je een probleem.
Bij kernfusie is de situatie eigenlijk andersom, daar moet steeds op het gaspedaal worden geduwd. Ten eerste veroorzaken de vrijkomende neutronen hier geen nieuwe fusiereacties en ten tweede moet de temperatuur ten alle tijden boven de pakweg 100 miljoen graden worden gehouden om de reacties enigszins op gang te houden. Gaat er iets mis met een van de regelsystemen of het reactorvat dan zal onvermijdelijk leiden tot het dalen van de temperatuur. Een daling die als gevolg heeft dat de fusiereacties minder goed verlopen en uiteindelijk vanzelf stoppen.
Nucleaire faciliteit
Toch is kernfusie misschien niet zo zonnig als je nu mag vermoeden. De vrije neutronen uit de fusiereactie waar eerder al over gesproken is in het kader van de productie van tritium hebben ook een nadelig effect. “Dit bombardement van neutronen uit de fusiereactie maken de reactorwand langzaam radioactief”, zegt Alejandre.
Kernfusie zorgt voor radioactief afval, maar dat zijn kleine hoeveelheden en lichtradioactief afval.
KnowledgeNL, via Wikimedia Commons
Op het moment dat er een onderdeel uit de reactor moet worden vervangen of dat ITER in zijn geheel wordt afgebroken dan zit je dus met een radioactieve reactorwand. Dat lijkt een reden om nooit aan kernfusie te beginnen, maar feit is dat dit materiaal in radioactief opzicht een veel kortere levensduur heeft dan het afval dat in de meeste kerncentrales wordt gevormd. Je hebt het dan over ongeveer 100 jaar in plaats van de soms duizenden jaren. Daar komt bovenop dat er veel minder van dit afval zal zijn, aangezien er bij het fusieproces zelf geen afval wordt gevormd.
Maar het is niet alleen de reactorwand, ook het tritium dat als brandstof de reactor ingaat is radioactief zie het met een korte levensduur. Pitts zegt, “ITER is een nucleaire faciliteit. En daarbij horen zeer strenge regels, voor bijvoorbeeld de opslag en het gebruik van deze stoffen.” Dat verklaart ook de flinke veiligheidsmaatregelen die nu al zijn getroffen rondom het project. Als we naar buiten kijken dan zien we een hoge en dubbele omheining die het gehele complex omringt.
Geen greintje elektriciteit
Als de medewerkers van ITER op één ding blijft hameren, dan is het dat ITER een testreactor is. Er zal in de minimaal 20 jaar dat de reactor draait geen kilowattuur aan het elektriciteitsnet worden afgegeven. En dat terwijl er vanaf 2027 wel degelijk energie uit het apparaat moet komen. “Die energie wordt volledig weggekoeld in grote waterbassins,” zegt Sabina Griffith, voorlichter bij ITER. “Wij zijn simpelweg niet in staat een constante energielevering te garanderen. De beheerders van het stroomnet zouden ons haten als we te pas en te onpas een hoop energie op het net dumpen.”
ITER zal geen greintje elektriciteit produceren.
Beige Alert / Flickr
Het is ook duidelijk dat kernfusie als energiebron een kwestie van de lange adem wordt. Pitts: “Ik denk niet dat we kunnen verwachten dat kernfusie in de komende 60 tot 80 jaar een heel erg grote bron van energie voor ons wordt.” Alejandre voegt daar aan toe dat kernfusie sowieso niet in al onze behoeften gaat voorzien. “Vergelijkbaar met de huidige energievoorziening zullen we verschillende energiebronnen moeten hebben. Naast kernfusie zouden dat bijvoorbeeld wind- en zonne-energie kunnen zijn.”
Hij gaat verder: “Of fusie-energie uiteindelijk goedkoop of duur wordt? Dat kan ik als wetenschapper lastig inschatten. Er zijn in ieder geval mensen die hebben berekend dat het een concurrerende prijs zou kunnen hebben, maar of dat echt zo is? Ik denk dat we dat pas weten als we de demo-centrale gebouwd hebben. Dat apparaat moet echt elektriciteit gaan genereren met behulp van kernfusie. Maar goed, dat project staat pas ná ITER op de planning.”
Ondanks de teststatus van ITER is het project belangrijk voor kernfusie. Het moet de eerste reactor worden waar via kernfusie meer energie uitkomt dan dat er nodig is om de reactor op te warmen. Griffith: “Als het met ITER niet lukt om kernfusie voor elkaar te krijgen, dan zal deze vorm van energiewinning voor lange tijd afgeschreven zijn.”
(Kennislink)
Death Makes Angels of us all
And gives us wings where we had shoulders
Smooth as raven' s claws...
And gives us wings where we had shoulders
Smooth as raven' s claws...
quote:Physicists Create Quantum Link Between Photons That Don’t Exist at the Same Time
Now Eli Megidish, Hagai Eisenberg, and colleagues at the Hebrew University of Jerusalem have entangled two photons that don’t exist at the same time. They start with a scheme known as entanglement swapping. To begin, researchers zap a special crystal with laser light a couple of times to create two entangled pairs of photons, pair 1 and 2 and pair 3 and 4. At the start, photons 1 and 4 are not tangled. But they can be if physicists play the right trick with 2 and 3.
The key is that a measurement “projects” a particle into a definite state — just as the measurement of a photon collapses it into either vertical or horizontal polarization. So even though photons 2 and 3 start out unentangled, physicists can set up a “projective measurement” that asks, are the two in one of two distinct entangled states or the other? That measurement entangles the photons, even as it absorbs and destroys them. If the researchers select only the events in which photons 2 and 3 end up in, say, the first entangled state, then the measurement also entangles photons 1 and 4. (See diagram, top.) The effect is a bit like joining two pairs of gears to form a four-gear chain: Enmeshing two inner gears establishes a link between the outer two.
In recent years, physicists have played with the timing in the scheme. For example, last year a team showed that entanglement swapping still works even if they make the projective measurement after they’ve already measured the polarizations of photons 1 and 4. Now, Eisenberg and colleagues have shown that photons 1 and 4 don’t even have to exist at the same time, as they report in a paper in press at Physical Review Letters.
To do that, they first create entangled pair 1 and 2 and measure the polarization of 1 right away. Only after that do they create entangled pair 3 and 4 and perform the key projective measurement. Finally, they measure the polarization of photon 4. And even though photons 1 and 4 never coexist, the measurements show that their polarizations still end up entangled. Eisenberg emphasizes that even though in relativity, time measured differently by observers traveling at different speeds, no observer would ever see the two photons as coexisting.
The experiment shows that it’s not strictly logical to think of entanglement as a tangible physical property, Eisenberg says. “There is no moment in time in which the two photons coexist,” he says, “so you cannot say that the system is entangled at this or that moment.” Yet, the phenomenon definitely exists. Anton Zeilinger, a physicist at the University of Vienna, agrees that the experiment demonstrates just how slippery the concepts of quantum mechanics are. “It’s really neat because it shows more or less that quantum events are outside our everyday notions of space and time.”
And what rough beast, its hour come round at last,
Slouches towards Bethlehem to be born?
Slouches towards Bethlehem to be born?
blijf het interessant vinden die kwantumverstrengelig...is dit niet zo ongeveer wat einstein probeerde te vertellen? ik bedoel, waar wij het photon hebben zien splitsen na 1 nanoseconde en na 2 nanoseconde een van de 2 deeltjes hebben "gemeten", is het dan niet zo dat het photon zich vanuit zijn tijdsverloop gezien nog ergens in het begin van de proef bevindt?
in ieder geval nog ergens voordat het paar gesplitst wordt
begrijpt iemand wat ik bedoel?
in ieder geval nog ergens voordat het paar gesplitst wordt
begrijpt iemand wat ik bedoel?
29-05-2013
Prijs voor Belgische ontdekker Higgs-boson
© belga.
De prestigieuze Prins van Asturiasprijs 2013 voor wetenschappen gaat dit jaar naar de Britse natuurkundige Peter Higgs, zijn Belgische collega François Englert en het Centrum voor Kernonderzoek in Genève (CERN). Ze krijgen hem voor hun wetenschappelijk onderzoek rond het Higgs-bosondeeltje.
Het deeltje geldt als het sluitstuk van het Standaard Model over het wezen van de materie en is een elementair deeltje dat de massa bepaalt van talrijke andere deeltjes. Het bestaan werd in 1964 voor het eerst gepostuleerd door Peter Higgs, de Belg Robert Brout (ULB, overleden in 2011) en François Englert van de ULB.
Op 4 juli maakte het CERN de vondst bekend van een deeltje dat met bijna absolute zekerheid het Higgs-bosondeeltje is. De ontdekking gebeurde met de enorme deeltjesversneller van het CERN nabij Genève. Sindsdien wijst bijkomend onderzoek steeds in dezelfde richting.
Englert (80) zegt "verrukt en fier" te zijn, en brengt nog hulde aan zijn collega en vriend voor altijd Robert Brout. "Wij hebben in 1965 de theorie uitgewerkt die door de impressionante vondst van het CERN werd bevestigd", laat de wetenschapper weten.
(HLN)
Prijs voor Belgische ontdekker Higgs-boson
© belga.
De prestigieuze Prins van Asturiasprijs 2013 voor wetenschappen gaat dit jaar naar de Britse natuurkundige Peter Higgs, zijn Belgische collega François Englert en het Centrum voor Kernonderzoek in Genève (CERN). Ze krijgen hem voor hun wetenschappelijk onderzoek rond het Higgs-bosondeeltje.
Het deeltje geldt als het sluitstuk van het Standaard Model over het wezen van de materie en is een elementair deeltje dat de massa bepaalt van talrijke andere deeltjes. Het bestaan werd in 1964 voor het eerst gepostuleerd door Peter Higgs, de Belg Robert Brout (ULB, overleden in 2011) en François Englert van de ULB.
Op 4 juli maakte het CERN de vondst bekend van een deeltje dat met bijna absolute zekerheid het Higgs-bosondeeltje is. De ontdekking gebeurde met de enorme deeltjesversneller van het CERN nabij Genève. Sindsdien wijst bijkomend onderzoek steeds in dezelfde richting.
Englert (80) zegt "verrukt en fier" te zijn, en brengt nog hulde aan zijn collega en vriend voor altijd Robert Brout. "Wij hebben in 1965 de theorie uitgewerkt die door de impressionante vondst van het CERN werd bevestigd", laat de wetenschapper weten.
(HLN)
Death Makes Angels of us all
And gives us wings where we had shoulders
Smooth as raven' s claws...
And gives us wings where we had shoulders
Smooth as raven' s claws...
31-05-2013
Grafeen neemt duizend keer meer licht op en kan fotografiewereld op zijn kop zetten
Een röntgenfoto van een 35 mm camera. © ThinkStock.
De lijst van toepassingen van 'wonderkoolstof' grafeen lijkt oneindig te worden. Het koolstofvelletje van een atoomlaag dik kan - naar nu blijkt - ook de fotografiewereld op zijn kop zetten.
Wetenschappers van de Nanyang Technological University in Singapore werken aan toepassingen met grafeen in fotografie. Volgens hen is grafeen duizend keer beter in staat is licht op te nemen dan de traditionele CCD- en CMOS-sensoren die nu voor digitale fotografie worden gebruikt.
In eerste instantie werken de wetenschappers aan toepassingen voor in satellieten en beveiligingscamera's, maar de verwachting is dat de technologie op termijn ingezet kan worden in consumentenelektronica zoals smartphones en camera's. Grafeen gebruikt namelijk ook tien keer minder energie en is goedkoper dan gewone sensoren.
Eerder werd al bekend accu's met behulp van grafeen tien keer langer meekunnen en dat er oprolbare telefoons mee gemaakt kunnen worden. Ook kan grafeen dna-codes in kaart brengen kunnen er en virussen, gifstoffen en drugs in het lichaam mee worden opgespoord.
In 2010 kreeg de Nederlandse Rus Andrei Geim samen met zijn Russisch-Britse collega Konstantin Novoselov de Nobelprijs voor natuurkunde voor de ontdekking van grafeen
(HLN)
Grafeen neemt duizend keer meer licht op en kan fotografiewereld op zijn kop zetten
Een röntgenfoto van een 35 mm camera. © ThinkStock.
De lijst van toepassingen van 'wonderkoolstof' grafeen lijkt oneindig te worden. Het koolstofvelletje van een atoomlaag dik kan - naar nu blijkt - ook de fotografiewereld op zijn kop zetten.
Wetenschappers van de Nanyang Technological University in Singapore werken aan toepassingen met grafeen in fotografie. Volgens hen is grafeen duizend keer beter in staat is licht op te nemen dan de traditionele CCD- en CMOS-sensoren die nu voor digitale fotografie worden gebruikt.
In eerste instantie werken de wetenschappers aan toepassingen voor in satellieten en beveiligingscamera's, maar de verwachting is dat de technologie op termijn ingezet kan worden in consumentenelektronica zoals smartphones en camera's. Grafeen gebruikt namelijk ook tien keer minder energie en is goedkoper dan gewone sensoren.
Eerder werd al bekend accu's met behulp van grafeen tien keer langer meekunnen en dat er oprolbare telefoons mee gemaakt kunnen worden. Ook kan grafeen dna-codes in kaart brengen kunnen er en virussen, gifstoffen en drugs in het lichaam mee worden opgespoord.
In 2010 kreeg de Nederlandse Rus Andrei Geim samen met zijn Russisch-Britse collega Konstantin Novoselov de Nobelprijs voor natuurkunde voor de ontdekking van grafeen
(HLN)
Death Makes Angels of us all
And gives us wings where we had shoulders
Smooth as raven' s claws...
And gives us wings where we had shoulders
Smooth as raven' s claws...
10-06-2013
Onthuld: prototype voor 's werelds eerste bionische oog
Prototype bionisch oog © Monash University.
Een team van Australische ingenieurs en wetenschappers heeft het prototype voor 's werelds eerste bionische oog onthuld. Indien de testfases succesvol zijn, heeft deze uitvinding het potentieel om meer dan 85 procent van alle blinden te helpen.
We vermoeden dat de gebruiker een soort pixelig beeld op lage resolutie zal zien dat hem toestaat om bijvoorbeeld de rand van een tafel, het silhouet van een geliefde of de diepte van een drempel te herkennen.
Professor Mark ArmstrongHet bionisch oog bestaat uit een bril met digitale camera die correspondeert met een microchip die ingeplant wordt in de schedel. Professor Mark Armstrong van de Monash universiteit, waar volgend jaar de eerste testfase van start gaat, stelt dat deze uitvinding blinden veel meer mobiliteit zal bezorgen.
"De camera aan de voorkant kan je qua werking vergelijken met een iPhone-camera. Het neemt live actie voor kleur en distilleert de beelden met een zeer gesofisticeerde processor tot een signaal dat draadloos verstuurd wordt naar een implantaat in de hersenen. Die microchip bestaat op zijn beurt uit piepkleine keramische tegeltjes die allemaal microscopisch kleine electrodes bevatten die ingewerkt zitten in de visuele cortex van het brein", verklaart Armstrong.
Blinden
De technologie zou in staat moeten zijn om mensen die volledig blind zijn te helpen hun omgeving te interpreteren door een soort aflijning te crëeren. "We vermoeden dat de gebruiker een soort pixelig beeld op lage resolutie zal zien dat hem toestaat om bijvoorbeeld de rand van een tafel, het silhouet van een geliefde of een drempel te herkennen. Het is afwachten tot de eerste menselijke testfase, maar als onze interpretatie klopt, zullen blinden opnieuw verbonden worden met hun leefwereld", klinkt het.
Settings
Het bionisch zou ook een reeks settings bevatten die het mogelijk maken om de focus bijvoorbeeld te leggen op 'floor mapping'. Deze technologie staat blinden toe om silhouetten te creëren van objecten op de grond en zo te bepalen welk traject ze afleggen.
De grootste uitdaging tijdens het creatieproces was te zorgen voor een licht, verstelbaar product waar gebruikers zich goed bij kunnen voelen. "We wouden het zo comfortabel, licht en verstelbaar mogelijk maken zodat het op alle vormen van hoofden past. Het moet er ook verfijnd en passend uitzien, minder als een prothese en meer als een stoer Bluetooth-apparaat", aldus Armstrong.
Testfase
Het eerste implantaat staat volgend jaar op de planning en zal gevolgd worden door klinische testfasen en diepgaand onderzoek op basis van feedback van de allereerste gebruikers. Het bionisch oog was een van de belangrijkste agendapunten op de '2020-conferentie' in 2008. "Om eerlijk te zijn dacht ik op dat congres toen dat het allemaal een beetje gebakken lucht was. Maar het tegendeel is bewezen", besluit Armstrong.
© thinkstock.
(HLN)
Onthuld: prototype voor 's werelds eerste bionische oog
Prototype bionisch oog © Monash University.
Een team van Australische ingenieurs en wetenschappers heeft het prototype voor 's werelds eerste bionische oog onthuld. Indien de testfases succesvol zijn, heeft deze uitvinding het potentieel om meer dan 85 procent van alle blinden te helpen.
We vermoeden dat de gebruiker een soort pixelig beeld op lage resolutie zal zien dat hem toestaat om bijvoorbeeld de rand van een tafel, het silhouet van een geliefde of de diepte van een drempel te herkennen.
Professor Mark ArmstrongHet bionisch oog bestaat uit een bril met digitale camera die correspondeert met een microchip die ingeplant wordt in de schedel. Professor Mark Armstrong van de Monash universiteit, waar volgend jaar de eerste testfase van start gaat, stelt dat deze uitvinding blinden veel meer mobiliteit zal bezorgen.
"De camera aan de voorkant kan je qua werking vergelijken met een iPhone-camera. Het neemt live actie voor kleur en distilleert de beelden met een zeer gesofisticeerde processor tot een signaal dat draadloos verstuurd wordt naar een implantaat in de hersenen. Die microchip bestaat op zijn beurt uit piepkleine keramische tegeltjes die allemaal microscopisch kleine electrodes bevatten die ingewerkt zitten in de visuele cortex van het brein", verklaart Armstrong.
Blinden
De technologie zou in staat moeten zijn om mensen die volledig blind zijn te helpen hun omgeving te interpreteren door een soort aflijning te crëeren. "We vermoeden dat de gebruiker een soort pixelig beeld op lage resolutie zal zien dat hem toestaat om bijvoorbeeld de rand van een tafel, het silhouet van een geliefde of een drempel te herkennen. Het is afwachten tot de eerste menselijke testfase, maar als onze interpretatie klopt, zullen blinden opnieuw verbonden worden met hun leefwereld", klinkt het.
Settings
Het bionisch zou ook een reeks settings bevatten die het mogelijk maken om de focus bijvoorbeeld te leggen op 'floor mapping'. Deze technologie staat blinden toe om silhouetten te creëren van objecten op de grond en zo te bepalen welk traject ze afleggen.
De grootste uitdaging tijdens het creatieproces was te zorgen voor een licht, verstelbaar product waar gebruikers zich goed bij kunnen voelen. "We wouden het zo comfortabel, licht en verstelbaar mogelijk maken zodat het op alle vormen van hoofden past. Het moet er ook verfijnd en passend uitzien, minder als een prothese en meer als een stoer Bluetooth-apparaat", aldus Armstrong.
Testfase
Het eerste implantaat staat volgend jaar op de planning en zal gevolgd worden door klinische testfasen en diepgaand onderzoek op basis van feedback van de allereerste gebruikers. Het bionisch oog was een van de belangrijkste agendapunten op de '2020-conferentie' in 2008. "Om eerlijk te zijn dacht ik op dat congres toen dat het allemaal een beetje gebakken lucht was. Maar het tegendeel is bewezen", besluit Armstrong.
© thinkstock.
(HLN)
Death Makes Angels of us all
And gives us wings where we had shoulders
Smooth as raven' s claws...
And gives us wings where we had shoulders
Smooth as raven' s claws...
11-06-2013
'Onzichtbaarheidsraam' maakt kat onzichtbaar
Chinese wetenschappers hebben een nieuwe techniek ontwikkeld waarmee ze voorwerpen en dieren onzichtbaar kunnen maken voor het menselijk oog.
Foto: ANP
Met behulp van de techniek zijn de onderzoekers er in geslaagd om onder meer een kat en een goudvis achter een dun laagje glas te laten verdwijnen in een natuurlijke omgeving.
Het ‘onzichtbaarheidsraam’ maakt objecten vanuit een bepaalde hoek onwaarneembaar voor het menselijk oog door licht rond de voorwerpen te buigen en te verstrooien. Dit gebeurt met normaal glas dat is bewerkt. Dat melden de wetenschappers in een nieuwe paper op arXiv.org.
Lichtsnelheid
Bij eerdere technieken om voorwerpen onzichtbaar te maken, werd tot nu toe altijd gebruikt gemaakt van speciaal glas dat met behulp van elektrische en magnetische velden ook de polarisatie en snelheid van licht beïnvloedt.
Volgens de Chinese wetenschappers is dat echter niet nodig wanneer je voorwerpen of levende wezens aan het menselijk blikveld wilt onttrekken. Menselijke ogen zijn namelijk niet gevoelig voor alle lichtgolven en ook nauwelijks voor lichtpolarisatie.
"Als een goudvis vlak achter ons raam zwemt, wordt het dier onzichtbaar, terwijl het zicht van de planten daarachter niet wordt geblokkeerd", schrijven de onderzoekers.
Beveiliging
Het nadeel van de techniek is wel dat objecten slechts vanuit een beperkte kijkhoek onzichtbaar zijn, zo meldt het Amerikaanse tijdschrift MIT Technology Review.
Volgens hoofdonderzoeker Hongsheng Chen maakt de eenvoudige techniek het mogelijk om op grote schaal en tegen lage kosten onzichtbaarheidsramen te produceren.
De methode kan volgens hem een belangrijke rol spelen in bijvoorbeeld de beveiligingssector, maar ook in de entertainmentindustrie. "Deze techniek opent de deur naar het verstoppen van grote, levende wezens."
Door: NU.nl/Dennis Rijnvis
(nu.nl)
'Onzichtbaarheidsraam' maakt kat onzichtbaar
Chinese wetenschappers hebben een nieuwe techniek ontwikkeld waarmee ze voorwerpen en dieren onzichtbaar kunnen maken voor het menselijk oog.
Foto: ANP
Met behulp van de techniek zijn de onderzoekers er in geslaagd om onder meer een kat en een goudvis achter een dun laagje glas te laten verdwijnen in een natuurlijke omgeving.
Het ‘onzichtbaarheidsraam’ maakt objecten vanuit een bepaalde hoek onwaarneembaar voor het menselijk oog door licht rond de voorwerpen te buigen en te verstrooien. Dit gebeurt met normaal glas dat is bewerkt. Dat melden de wetenschappers in een nieuwe paper op arXiv.org.
Lichtsnelheid
Bij eerdere technieken om voorwerpen onzichtbaar te maken, werd tot nu toe altijd gebruikt gemaakt van speciaal glas dat met behulp van elektrische en magnetische velden ook de polarisatie en snelheid van licht beïnvloedt.
Volgens de Chinese wetenschappers is dat echter niet nodig wanneer je voorwerpen of levende wezens aan het menselijk blikveld wilt onttrekken. Menselijke ogen zijn namelijk niet gevoelig voor alle lichtgolven en ook nauwelijks voor lichtpolarisatie.
"Als een goudvis vlak achter ons raam zwemt, wordt het dier onzichtbaar, terwijl het zicht van de planten daarachter niet wordt geblokkeerd", schrijven de onderzoekers.
Beveiliging
Het nadeel van de techniek is wel dat objecten slechts vanuit een beperkte kijkhoek onzichtbaar zijn, zo meldt het Amerikaanse tijdschrift MIT Technology Review.
Volgens hoofdonderzoeker Hongsheng Chen maakt de eenvoudige techniek het mogelijk om op grote schaal en tegen lage kosten onzichtbaarheidsramen te produceren.
De methode kan volgens hem een belangrijke rol spelen in bijvoorbeeld de beveiligingssector, maar ook in de entertainmentindustrie. "Deze techniek opent de deur naar het verstoppen van grote, levende wezens."
Door: NU.nl/Dennis Rijnvis
(nu.nl)
Death Makes Angels of us all
And gives us wings where we had shoulders
Smooth as raven' s claws...
And gives us wings where we had shoulders
Smooth as raven' s claws...
