zwaartekrachtgolven - SVTN "JD van der Waals"

N°25 mei 2016
MYTHES IN DE FYSICA | ZWAARTEKRACHTGOLVEN
| VICI-BEURS | SPEX | BUITENLANDSE STAGES |
SPELTHEORIE | WENDELSTEIN 7-X | NMI EUROLOOP
IN THE P!CTURE
Vreemde vogel
Vogels zijn vaak een inspiratie voor technologische innovaties. Ze inspireerden onder andere
het maken van de vliegtuigvleugel. En trekvogels leggen grote afstanden af en verdwalen
nooit, door hun built-in gps dat werkt met het magnetische veld van de aarde.
Deze vogel, Microparra capensis genaamd, oftewel een dwergjacana, vertoont gedrag dat met redelijk simpele
fysica te verklaren is. Meteen is de ongemakkelijke houding zichtbaar en, in verhouding tot de rest van het lichaam,
de grote poten. Omdat de poten zo groot zijn, zorgt dit voor een groot draagvlak, hierdoor ontstaat een goede
gewichtsverdeling waardoor de vogel niet zinkt als deze over waterlelies loopt. Het grote draagvlak biedt ook
de mogelijkheid voor de vogel om verschillende houdingen aan te nemen, zonder op zijn snavel te vallen. Dit
fysisch instinct van de dwergjacana zorgt ervoor dat hij een makkelijker leven kan leiden in zijn leefgebied.
REDACTIONEEL
INHOUD
Het gaat de fysica voor de wind. Het regent onderzoeksbeurzen voor belangrijk natuurkundig onderzoek,
fysica - in het bijzonder zwaartekrachtgolven - domineerden een hele tijd het nieuws, en de algehele
interesse voor de fysica bloeit op. Gelukkig heeft de
N!-redactie niet stilgezeten en speelt deze editie in
op belangrijke recentelijke ontwikkelingen binnen de
fysica. Daarom in deze N! uitgebreid aandacht voor de
onlangs ontdekte gravitatiegolven en voor de VICIbeurs die Servaas Kokkelmans recentelijk in ontvangst
heeft mogen nemen voor zijn onderzoek. Ook is in
kernfusiereactor Wendelstein 7-X voor het eerst een
waterstofplasma gecreëerd, waar leden Van der Waals
en VENI recentelijk een bezoek aan hebben gebracht.
Een verslag van deze reis is te vinden in deze editie.
44
In deze vijfde lustrumeditie van de N! vond de
redactie het tijd dat niet alleen de fysica, maar ook
de fysicus wel eens centraal mocht staan. Zo wordt
onder andere een nieuwe rubriek geïntroduceerd:
in de BNN'er (Bekende Nederlandse Natuurkundige), wordt per editie een belangrijke Nederlandse
fysicus uit het verleden uitgelicht. Hendrik Lorentz
heeft de eer om met deze rubriek af te trappen.
Voor de fysici die binnenkort op externe stage gaan of
extern willen afstuderen heeft STOOR goed nieuws;
zij heeft onderzoek gedaan naar stagelocaties van
natuurkundestudenten. Er zijn ervaringen per continent te lezen, zowel qua onderzoek als qua cultuur.
Ook over de excursie naar eerdergenoemde fusiereactor Wendelstein 7-X die begin dit jaar plaatsvond,
is een uitgebreid verslag te lezen. Ook met het oog
op een carrière na de studie zijn er interessante
verslagen over het werk van natuurkundigen te vinden.
In deze editie van de N! treden we zelfs buiten
de grenzen van de fysica. Met behulp van speltheorie worden bekende paradoxen uitgelegd en
aan de lezer enkele contra-intuïtieve problemen
voorgelegd. Ten slotte wordt met behulp van
natuurkunde een uitspraak gedaan over overbekende hardnekkige mythes om ze voor eens en
voor altijd te bevestigen ofwel te ontkrachten. Ik
wens u alvast veel leesplezier met de nieuwe N!.
14
6
NIEUWS
8
FYSICAFLITS
IJskoude fysica.
10
BUITENLANDSE STAGES
Waar gaat dat naartoe?
13
COLUMN
Thijs Clevis over A.I.
—
Door: Lars van Ruremonde
(Hoofdredacteur Van der Waals)
4 | N! mei 2016
14
ZWAARTEKRACHTGOLVEN
26
42
18
18
WENDELSTEIN 7-X
38
33
Reisverslag.
21
SERVAAS KOKKELMANS
Feit, fabel of fysica?
38
Over de Vici-beurs en zijn onderzoek.
24
FOTOPAGINA
SPEX
42
SPELTHEORIE
HOBBY'S VAN FYSICI
Stan Thorez en zijn band I, The Current.
44
Klimaatonderzoek vanuit de ruimte.
30
NMI EUROLOOP
Carrière van Jos van der Grinten.
Activiteiten kwartiel 3.
26
MYTHES IN DE FYSICA
BNN
Hendrik Lorentz.
46
AGENDA
N! mei 2016 | 5
Neutrinodetectie in de
Middellandse Zee
Foto: EPS
KM3NeT, of Cubic Kilometre Neutrino Telescope, is een Europees onderzoeksproject voor het detecteren van neutrino's.
Deze telescoop zal middels Cherenkovstraling in water
neutrino's detecteren over een volume van vijf kubieke kilometer op de bodem van de Middellandse Zee, verdeeld over
de wateren van Frankrijk, Italië en Griekenland. Dit onderzoek ligt in dezelfde lijn als het neutrino-onderzoek waar
de Nobelprijs afgelopen jaar voor is uitgereikt. Neutrino's
komen voort uit astrofysische bronnen als supernova's en
botsende sterren, en zijn belangrijk in de zoektocht naar theoretisch voorgestelde donkere materie in het universum.
Ferdi van de Wetering versterkt vanaf deze editie van de
N! Roger Bosch en Bart Klarenaar als redacteur vanuit
VENI. Bij de laatste VENI-ALV heeft Ferdi tevens het
bestuursstokje overgenomen van Arjen Monden en zal
zich naast de N! ook bezighouden met het organiseren
van VENI-activiteiten. Ferdi heeft zich twee maanden
geleden vol overgave gestort in een tweejarig postdocproject aan de TU/e binnen de vakgroep EPG van TN,
na een promotie binnen dezelfde groep. Samen met de
vakgroep CQT en lithografiemachinefabrikant ASML werkt
hij aan de ontwikkeling van een nauwkeurige vermogensmeter voor extreem ultraviolet licht dat gebruikt wordt
als belichting in de nieuwste lithografiemachines. Ferdi
is 29 jaar geleden geboren in ’s-Hertogenbosch, maar is
opgegroeid in het naastgelegen Vught. Enkele jaren
geleden maakte hij de
overstap naar Eindhoven,
alwaar hij nog steeds
naar volle tevredenheid
woont. In zijn vrije tijd is
Ferdi als sportduiker vaak
onder water te vinden,
zowel binnen als buiten
Nederland, en probeert
hij op elke Borrel wel zijn
gezicht te laten zien.
Foto: Tijn van de Ven
N!EUWS
Bestuurswissel
VENI
Ontdekking van
H-plasma Wendelstein gravitatiegolven
In de kernfusiereactor Wendelstein 7-X is op 3 februari jl. voor
het eerst een waterstofplasma gecreëerd, onder toeziend
oog van bondskanselier Angela Merkel. Vorig jaar werden er
ontladingen gedaan met helium, met steeds hogere temperaturen die opliepen tot 6 miljoen graden, om de wanden van
het vacuümvat vrij te maken van residu en de systemen voor
plasmadiagnostiek te testen. Vanaf de productie van een
waterstofplasma begon de operationele fase van de reactor: een
microgolfpuls van 2 megawatt resulteerde een kwart seconde
lang in een plasmatemperatuur van 80 miljoen kelvin, volgens
alle verwachtingen. Binnenkort zullen er koolstoftegels in de
reactor worden geplaatst ter bescherming van de wand. Ook
zal er een divertor worden ingebouwd, wat onzuiverheden uit
het plasma moet halen. Vervolgens zal er worden geëxperimenteerd met steeds hoger ontladingsvermogen en –duur.
6 | N! mei 2016
Op 14 september 2015 namen de wetenschappers van LIGO
(Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory) de
gevolgen van het samensmelten van twee zwarte gaten waar
middels detectie van zwaartekrachtgolven. Deze golven zijn voor
te stellen als een kortstondige en minuscule uitzetting en inkrimping van de ruimte, en zijn voor de mens volstrekt onmerkbaar.
Detector LIGO was wél in staat om het ongeveer 0,2 seconden
durende signaal op te pikken. Het is afkomstig van twee zwarte
gaten met een gezamenlijke massa van 70 zonnen, die op een
afstand van ruim 1,3 miljard lichtjaar samensmolten tot één
zwart gat. De grote massa’s en de gigantische snelheden die
met de samensmelting gepaard gingen, zorgden voor golven
die nu ruim een miljard jaar later gedetecteerd zijn op aarde.
Lees alles over de ontdekking van
zwaartekrachtgolven op pagina 14.
Ontdekking nieuw
tetraquarkdeeltje
Servaas Kokkelmans van de vakgroep CQT krijgt dit jaar
een Vici-subsidie van anderhalf miljoen euro van onderzoeksfinancier NWO. Kokkelmans zal kwantumgedrag van
sterke interacties bestuderen met behulp van ultrakoude
gassen. Het gehonoreerde project van Servaas Kokkelmans heet ‘Van neutronenster naar kwantumcomputer’,
en ligt op het gebied van de kwantumfysica. Zijn onderzoek richt zich op zogenaamde sterk-wisselwerkende
systemen; materialen waarbij de interactie-energie
tussen de deeltjes groter is dan de thermische energie
die hoort bij hun beweging. Dat gebeurt bijvoorbeeld in
het binnenste van neutronensterren, waarin de dichtheid zo gigantisch groot is dat de neutronen uit elkaar
vallen in quarkmaterie. Zie voor een interview pagina 21.
Uit experimenten met de Tevatron-deeltjesversneller van
het Amerikaanse Fermi-lab is een nieuw deeltje uit de
exotische familie van tetraquarks gevonden. Deze deeltjes bestaan uit vier quarks, wat ze vrij uniek maakt aangezien de meeste elementaire deeltjes slechts bestaan uit
twee of drie quarks. Individuele quarks komen niet voor.
ESA Rosetta-missie
Er zijn momenteel zes typen quarks bekend, welke de Engelse
aanduidingen up en down, top en bottom, en strange en charm
hebben gekregen. Ieder van deze quarks heeft ook een antideeltje, waarmee combinaties kunnen worden gemaakt en
honderden nieuwe deeltjes kunnen worden opgebouwd. Deze
deeltjes heten baryonen en komen meestal in twee vormen
voor: hadronen (met drie quarks) en mesonen (met een quark en
een antiquark). De laatste paar jaren zijn er suggesties geweest
voor deeltjes met een groter aantal quarks. Deze lagen ten
grondslag aan de ontdekking van de nieuwe tetraquark. In de
zomer van 2015 is er bij CERN zelfs een pentaquark ontdekt,
een deeltje met vijf quarks. Hoe meer quarks een deeltje bevat,
hoe meer energie er nodig is om dit deeltje te produceren.
Er wordt verwacht dat er nog meer deeltjes van deze exotische familie gevonden zullen worden in de komende jaren.
De ontdekking van het nieuwe deeltje, welke de aanduiding X(5568) heeft gekregen, volgde uit het bestuderen van
resultaten uit de in 2011 gesloten Tevatron-reactor. Wetenschappers zijn sinds de sluiting van de reactor bezig geweest
met het analyseren van miljarden botsingen die zich in de
reactor over alle operationele jaren hebben afgespeeld.
Volgens onderzoekers is de volgende uitdaging te ontdekken
hoe de quarks binnen het deeltje zijn geconfigureerd.
Bron: ESA
Foto: Bart van Overbeeke
Vici-beurs Servaas
Kokkelmans
De in 2004 gelanceerde ESA-ruimtesonde Rosetta
heeft zich in 2014 in een baan rond de komeet 67P/
Tsjoerjoemov-Gerasimenko geplaatst om haar te
bestuderen. In februari en maart jl. onderzocht de
sonde de staart en plasma-omgeving op zeer korte
afstand van de komeet. Vanwege deze geringe afstand
konden er mooie plaatjes geschoten worden van de
komeet. De foto hiernaast is door Rosetta gemaakt
op 329 km van de komeet, welke ten tijde van het
maken van de foto tussen Rosetta en de zon lag.
N! mei 2016 | 7
FYSICAFL!TS
IJs in nieuwe verschijningsvorm
Een zomerse duik in het vriesvak voor een verkoelend ijsje heeft
ons allen bekend gemaakt met de vaste verschijningsvorm
van water. Echter, doordat waterstofbindingen zo flexibel
zijn, zijn er vele kristallijne fases van water mogelijk.
Wetenschappers denken een nieuwe te hebben bedacht.
In maart jl. is de mogelijkheid van een nieuwe verschijningsvorm
van ijs voorgesteld, die tot nu toe de laagste dichtheid zou
hebben. Deze achttiende verschijiningsvorm van ijs, ijs-XVII
genoemd, zou slechts 0,6 gram per vierkante centimeter
wegen, 25 procent lichter dan het in 2014 voorgestelde
ijs-XVI. Twee jaar geleden zette een Duits-Frans onderzoek
het laagste-dichtheidrecord met dit ijs. Echter, professor
Xiao Cheng Zeng bedacht een verschijningsvorm die nog
lichter zou zijn. Zeng ontdekte eerder al een 2-dimensionaal
'Nebraska IJs' wat samentrekt in plaats van uitzet wanneer
het onder bepaalde omstandigheden wordt bevroren.
Het nieuwe ijs zou zo licht zijn omdat 48 watermoleculen
een kooistructuur vormen met een vrijwel lege ruimte in
het midden, een zogenaamd clathraat. Er werd lang geloofd
dat deze clathraten hun structuur enkel konden behouden
door de aanwezigheid van een 'gastmolecuul', die binnen de
kooistructuur hiervoor verantwoordelijk zou zijn. Zo is methaan
aangetroffen dat dienst doet als gastmolecuul bij clathraten
op de oceaanbodem en in permafrost. Onderzoekers hebben
berekend dat het clathraat van ijs-XVII nog steeds stabiel
zou moeten zijn nadat het gastmolecuul is verwijderd.
IJs-XVII zou de achttiende verschijningsvorm
van ijs zijn. Deze verwarrende naamgeving komt
doordat wetenschappers de eerste twee ontdekte
verschijningsvormen van ijs beide 'ijs-I' hebben genoemd.
—
Door: Lars van Ruremonde (redactielid Van der Waals)
Foto: Yingying Huang & Chongqin Zhu
Er zouden vele uitdagingen met het maken van dit ijs
geassocieerd zijn. Zo is volgens professor Zeng een onderdruk
van 6000 bar nodig. Normale, atmosferische druk is 1,01 bar.
De benodigde druk is hoger dan op de bodem van de diepste
oceaan voorkomt. Dit zou in het laboratorium een zeer grote
uitdaging, maar niet onmogelijk zijn. Om het ijs onder hogere
temperaturen te vormen zou er minder onderdruk benodigd zijn.
8 | N! mei 2016
Foto: Evan Dougherty, Michigan Engineering, Universiteit van Michigan
Nooit meer krabben?
De meesten onder ons zijn wel bekend met het ijsvrij maken
van autoruiten na een nachtvorst. Het is niet bepaald een leuke
taak om in de vrieskou met een plastic krabber je een weg te
banen door de ijsaanslag die zich meester heeft gemaakt van je
auto. Als het aan onderzoekers van de Universiteit van Michigan
ligt, behoort deze bezigheid binnenkort tot het verleden! Ze
zijn er in elk geval van overtuigd dat het ijsvrij maken van
oppervlakken een stuk sneller, gemakkelijker en goedkoper kan.
IJsafzetting aan oppervlakken kan bovendien voor
(levens)gevaarlijke situaties zorgen, zoals bij de autoruit.
Andere voorbeelden zijn vliegtuigvleugels, windturbines en
hoogspanningskabels. Tot op heden wordt ijs van dergelijke
oppervlakken verwijderd door middel van chemische
methoden of arbeidsintensieve krabbers en hamers. Deze
methoden zijn echter alles behalve simpel en goedkoop.
Het team van universitair docent Anish Tuteja van de groep
Materials Science and Engineering heeft nu een duurzame
en goedkope ijswerende coating ontwikkeld die veel van
de tekortkomingen van de huidige methoden wegneemt.
De coating is dun, doorzichtig, voelt licht rubberachtig
aan en kan simpel op oppervlakken gespoten worden
(met bijvoorbeeld een spuitbus). Water zal nog steeds op
behandelde oppervlakken bevriezen, maar ijs glijdt er met het
grootste gemak af als het oppervlak licht wordt geschud of
omgedraaid. Het voordeel van de coating is ook direct zichtbaar
in vriezers, waar oppervlakken nu ijsvrij worden gehouden
door complexe en energieverslindende ontdooisystemen.
Eenmaal aangebracht biedt de coating namelijk bescherming
over lange tijd zonder verbruik van energie.
De ontdekking van de groep van Tuteja berust op een
paradigmaverschuiving binnen het vakgebied. Lang werd
namelijk aangenomen dat ijswerende middelen zelf
waterafstotend moeten zijn en bijna al het onderzoek richtte zich
op de scheikunde achter wateraanhechting. Niet scheikunde,
maar natuurkunde bracht uiteindelijk de oplossing. Het is
namelijk zo dat rubberachtige oppervlakken heel goed zijn in
het losbreken van aangehecht ijs, zelfs als de oppervlakken
zelf hydrofiel zijn. Sterker nog, het doet er helemaal niet toe
hoe goed water aan het oppervlak hecht! Vóór het werk
van Tuteja had niemand er rekening mee gehouden dat
de mate van rubberheid ijsaanhechting kon reduceren.
Normaal kunnen twee starre oppervlakken (bijvoorbeeld
een ijslaag en je voorruit) sterk aan elkaar hechten. Het feit
dat een rubberachtige coating zo goed werkt, schuilt in
het principe dat interfacial cavitation wordt genoemd, zo
legt promovendus Kevin Golovin uit. Een vast materiaal dat
aan een rubber is gehecht, komt hier namelijk gemakkelijk
van los doordat slechts een kleine kracht het rubber al kan
deformeren, waarop het vaste materiaal (ijs) losbreekt.
Het team heeft inmiddels al honderden variaties van de coating
ontwikkeld en verwacht dat de eerste commerciële toepassing
van de coating in de voedselindustrie zal zijn. Het vastvriezen
van plastic verpakkingen aan bevroren voedsel is namelijk
een groot probleem. Het werk van de groep van Tuteja is
gepubliceerd in het open-access wetenschappelijke tijdschrift
Science Advances onder DOI 10.1126/sciadv.1501496.
—
Door: Ferdi van de Wetering (redactielid VENI)
N! mei 2016 | 9
STOOR
Waar gaat dat naartoe?!
Elk jaar moeten moeders afscheid nemen van hun zoon of dochter, omdat hij of zij per
se stage wil lopen aan de andere kant van de wereld tien weken lang. Stiekem blijven
de meeste studenten toch langer weg. Doen zij dit om hun moeder te pesten, zijn de
feestjes daar zoveel beter of blijken de onderzoeken toch veel pittiger te zijn dan hier?
STOOR ging op onderzoek uit.
Uit gegevens van de afgelopen twee jaar, die verzameld zijn
door de faculteit, kunnen we een aantal statistieken laten
zien. Om het overzicht te behouden, verdelen we de wereld
in drie gebieden: Azië & Oceanië, Noord-Amerika en Europa.
STOOR heeft een interview gehad met mensen die ieder naar
een ander gebied zijn geweest. De verhalen uit de verschillende windstreken worden hier geschetst en het percentage
studenten, die er naartoe gingen, staat achter de titel.
Europa (30%)
“Oost west, thuis best” zullen veel lezers denken als ze zien
dat maar liefst 30% in Europa blijft. Om de keuze voor een
stage in Europa toe te lichten sprak STOOR met Kjeld Beeks en
Jelle Goertz. Kjeld is naar Innsbruck geweest. Hij zegt dat hij in
eerste instantie niet per se binnen Europa wilde blijven, maar
dat hij op zoek was gegaan naar de plek waar ze het leukste
onderzoek deden. Hij is toen via CQT met iemand uit Australië in
contact gekomen, die hem weer doorstuurde naar Oostenrijk.
"Mensen realiseren zich vaak
niet hoeveel geluk we hebben
dat in Europa zoveel mooie
dingen dicht bij elkaar zitten."
Jelle had dezelfde motivatie. Hij wilde naar een plek waar ze
gaaf onderzoek verichtten. Natuurlijk wilde hij ook wel graag ver
weg, maar omdat hij er al zeker van was dat hij zijn afstuderen
extern wilde doen, koos hij toch voor een stage dichter bij huis.
Hij heeft in München aan nanodevices gewerkt en heeft met
zijn onderzoek zelfs een publicatie weten te bereiken. Hij kwam
10 | N! mei 2016
Een wereldkaart met waarin de blauw kleur aangeeft welke landen
bezocht zijn door Eindhovense natuurkundige studenten. Deze kaart is
gemaakt met amCharts.
hier terecht via een docent van de TU/e. Beide heren geven aan
dat ze wel actief zijn geweest om de taal beter te beheersen.
Het is handig dat ze op de universiteit Engels spreken, maar in
het Duits gaat het allemaal toch iets sneller, aldus Kjeld. Beiden
geven aan dat het onderzoek in het buitenland niet moeilijker
is, maar wel heel anders dan hier. Jelle is bijvoorbeeld meer
bezig geweest met het daadwerkelijk bouwen van het nanodevice, terwijl Kjeld vooral heeft meegekeken over de schouders van twee PhD’ers. Beiden zijn doordeweeks vooral bezig
geweest met hun stage en in het weekend hebben zij uitstapjes
gedaan. Het kon ook zo zijn dat er vrienden op bezoek kwamen
in het weekend. Kjeld sluit uiteindelijk het gesprek af met dat
mensen zich vaak niet realiseren hoeveel geluk we hebben
dat in Europa zoveel mooie dingen dicht bij elkaar zitten.
Azië & Oceanië (23%)
Het Verre Oosten is het minst in trek bij de natuurkundigen.
Guus Vermijs is geïnterviewd door STOOR om alle geheimen
te ontrafelen over deze voor ons “vreemde” culturen. Guus
heeft zijn stage gedaan in Seoul, Zuid-Korea. Hij was al meerdere malen op vakantie geweest naar Azië en wilde graag
voor langere tijd met de Aziatische cultuur in contact komen.
Daarom besloot hij na een drie maanden durend onderzoek
nog een rondreis van een maand te ondernemen. Hij zegt
zelf: “Zuid-Korea sprak me aan vanwege de typische Aziatische cultuur gecombineerd met een hypermoderne maatschappij.” Het straatbeeld en het Aziatische eten kun je snel
aan wennen. Een grotere cultuurshock is de taal (je kunt
namelijk niks lezen!), de werkcultuur (altijd werken) en leven
op een kamertje van 5 m2. De mensen daar zijn heel aardig
en behulpzaam, maar tevens ook afstandelijk. Je wordt niet
zomaar bij mensen thuis uitgenodigd en je hebt niet snel
een gesprek over ingewikkelde of diepgaande zaken.
Een kaart van de Verenigde Staten waarin de blauw kleur aangeeft
welke staten bezocht zijn door Eindhovense natuurkundigen. De meest
bezochte staat is Californië, waar maarliefst 25% van alle natuurkundestudenten naartoe gaan. Deze kaart is gemaakt met amCharts.
"Een typische mix van Aziatische
cultuur gecombineerd met een
hypermoderne maatschappij."
Anders dan de meeste Koreanen werkte Guus niet 24/7. Hij
zegt zelf dat hij rond tien uur in het lab aankwam en na het
avondeten ’s avonds weer naar huis ging, terwijl al zijn collega’s
dan gewoon doorgingen met werken. Sommigen gingen zelfs
door tot ’s ochtends vroeg! In de weekenden heeft Guus de
omgeving verkend. Via internetsites voor expats kun je jezelf
snel aansluiten bij andere buitenlanders die reisjes maken en
dat is altijd heel gezellig, aldus Guus. Seoul is een enorme stad
waar van alles te zien en te doen is, vandaar dat Guus bijna elk
weekend weg was. Hij geeft wel toe dat het soms ook lekker
is om een weekendje uit te rusten, ook al voelt dat daarna als
tijdverspilling, omdat je er slechts zo’n korte tijd bent. Hij geeft
aan dat het project dat hij deed niet direct moeilijker was dan
een project hier. Het project was alleen lastiger, omdat je moeilijker met je collega’s kunt overleggen. Daarnaast zullen Aziaten
niet snel kritiek op je geven, ook al weet je zelf dat je werk niet
goed is of niet veel voorstelt, omdat ze dit uit beleefdheid naar
buitenlanders toe niet doen. Azië is een hardwerkend werelddeel, waar lekker eten deel is van de cultuur. Natuur en stad
lopen snel in elkaar over en er is altijd wel iets te doen in hét
drukste werelddeel van de wereld, zo ook voor natuurkundigen.
Noord-Amerika (39%)
Vooral Noord-Amerika blijkt in trek bij de studenten Technische
Natuurkunde. Bijna 40% gaat hier op stage. STOOR sprak
Teun Minkels die op stage is geweest in Boston, om toe te
lichten waarom Noord-Amerika zo in trek is. Teun vertelt dat
de keuze voor Noord-Amerika vooral gebaseerd is op het doen
van een inhoudelijk goed onderzoek. Hij was er zeker van dat
je in Boston niet achter een dertig jaar oud apparaat belandt.
Hij wilde namelijk dat de resultaten van zijn onderzoek ook echt
gebruikt zou worden. Teun geeft aan dat het juist fijn is om in
een omgeving rond te lopen waar je er zeker van bent dat je
jezelf verstaanbaar kan maken. Tijdens zijn stage is Teun vooral
bezig geweest met het onderzoek. Wel heeft hij in de weekenden de omgeving verkend. Echt verre uitstapjes bewaarde
hij voor de vakantie van twee weken die hij na zijn 3,5 maanden
lang onderzoek had gepland. Het is natuurlijk erg gemakkelijk
om er een vakantie aan vast te plakken, aangezien je toch al
daar bent. Het vliegticket is dus toch al betaald, vertelt Teun.
Hij maakt duidelijk dat het in het algemeen wel leuk is om een
stage te doen in het buitenland, omdat je op een andere plek
zit, waar dingen er anders aan toe gaan vergeleken met thuis.
In het begin heb je wel nog het vakantiegevoel, maar na een
tijdje trekt dat weg en burger je als het ware in. Je leert leuke,
nieuwe mensen kennen, waarmee je snel een band krijgt.
Zoals we gemerkt hebben, gaan natuurkundigen niet naar
het einde van de wereld om hun moeder te pesten, maar
om een zo goed en leuk mogelijk onderzoek te kunnen
doen. De feesten zijn niet perse beter, maar wel anders; van
dronken Koreanen in de metro tot feestende Oostenrijkers
op muziek van Muse. En van wandelen in de bergen en boottochtjes langs de Niagarawatervallen tot slapen in een tempel.
Natuurkundigen vermaken zich wel in het buitenland.
—
Door: Korneel Ridderbeek (redactielid STOOR)
STOOR mededelingen:
Aletta Meinsma is vanaf 1 april de
nieuwe STOOR-medewerker.
Waar: Flux 0.259
Wanneer: In de pauze
Email: [email protected]
Wie: Niki Tumelaire
Yuri Verstappen
Korneel Ridderbeek
Aletta Meinsma
N! mei 2016 | 11
In a world of technology,
a belief in people
Op zoek naar verantwoordelijkheid, afwisseling en een internationale carrière?
Dan is werken bij Vanderlande iets voor jou! Wij danken ons succes aan de combinatie van hoogwaardige technologie én de passie van onze
medewerkers. Zij zijn de drijvende kracht achter onze innovatieve material handling systemen en bijbehorende services voor tal van nationale
en internationale distributiecentra, luchthavens en sorteercentra. Kijk op onze website voor alle stages, afstudeeropdrachten en vacatures.
> careers.vanderlande.com
COLUMN
Met een speciaalbiertje en wat te
snacken erbij heb ik het altijd graag over
de filosofische kant van natuurkunde (zij
het voor én na de nodige onzinpraat).
De doorsneelezer van dit blad herkent 't
wellicht: hoe zit dat nou echt met de dode
en levende kat van Schrödinger, jonger
blijvende ruimtereizigers en oneindig
hongerige zwarte gaten? Dat biertje en
hapje zwengelen de inspiratie aan tot relativistische snelheden en leveren daarmee
niet-klassieke gedachtenspinsels op.
Misschien wel mijn favoriet in deze categorie, is 'singulariteit'. Wat gebeurt er als
kunstmatige intelligentie (Engels: Artificial
Intelligence, A.I.) het denkniveau van
mensen overtroeft? Het is een discussie
die al lange tijd op de radar staat, maar
sinds kort snel transformeert van filosofisch naar zakelijk en juridisch. Zo is Tesla
Motors een project gestart dat zich focust
op de gevaren van kunstmatige intelligentie. Tevens hebben niemand minder
dan Stephen Hawking, Steve Wozniac en
(diezelfde) Elon Musk zich met tienduizenden anderen sterk uitgesproken over
de nood van juridische maatregelen
om autonome wapens te verbieden.
Een stapje terug, want A.I. en vooral het
toekennen van een getal daaraan kent
vele methodes. 'Brute force' is daarvan
het best kwantificeerbaar, maar om
precies die reden het slechtst te vergelijken met het menselijk brein. Bekende
voorbeelden zijn een potje dammen of het
doorrekenen van een giga-sudoku. Alles
wat op logica met nette randvoorwaarden
gebaseerd is, kan een computer al een
tijdje beter dan mensen. A.I. is sinds
kort de grootste bijdrager aan Wikipedia,
en Google kan middels een gigantische fotodatabase met vergelijkingsalgoritmes beter dan mensen bepalen
waar op aarde foto's gemaakt zijn.
Waar het bij A.I. echter werkelijk om
gaat, zijn parameters als emotie, associatie en intuïtie. Microsoft heeft aangekondigd computers te leren wat grappig
is. Tevens worden robots normen en
waarden geleerd door fabeltjes en volksverhalen in het geheugen te prenten.
"Alles valt of staat met
het doel dat de robot
heeft met zijn handelen."
We zijn nu terug bij de beklemmende
waarschuwing van onze hooggeleerden
en visionairs. Zij hebben als geen ander
door dat het extrapoleren van de huidige
ontwikkelingen tot riskante situaties kan
leiden. Wat doet een robot als hij de
normen en waarden van mensen kent
en tevens beseft dat hij ons eenvoudig
verslaat bij het brute force doorrekenen
van scenario's? Hij zou netjes binnen onze
gedragskaders kunnen blijven, omdat
wij dat geprogrammeerd hebben. Net zo
goed zou hij kunnen beredeneren dat hij
de geleerde kaders kan veranderen, omdat hij inmiddels heeft geleerd dat deze
zijn bedacht als beperkingen.
Alles valt of staat met het doel dat de
robot heeft met zijn handelen. Zolang wij
dit hem vertellen met door ons gedefini-
Foto: Thijs Clevis
Redt A.I. ons van
zichzelf? Of redden
wij A.I. van ons?
eerde logica, zijn wij het zelf die dit doel
bepalen. Waar het op het moment van
singulariteit om gaat, is dat wij als mensen per definitie niet kunnen beredeneren
wat er gebeurt op het moment dat de A.I.
zelf die controle overneemt. Met nadruk
op 'per definitie', want wij hebben simpelweg niet de capaciteit om te bedenken
hoe de A.I. na dit moment denkt en welke
keuzes deze maakt - exact hoe singulariteit gedefinieerd is. Dat beangstigt mij.
De paradox is dat de Hawkings en Musks
van deze wereld, die tot op enige hoogte
inzicht hebben in de risico's hiervan en
ons daarvoor zelfs waarschuwen, dezelfde mensen zijn die de doorontwikkeling
van onze beschaving aandrijven.
Kunnen wij de A.I. beschermen tegen
onszelf door juridisch grenzen op te leggen aan de technologische ontwikkeling
van A.I.? Als dat niet zo is, gaat de A.I.
ons dan beschermen tegen zichzelf omdat het onze normen en waarden respecteert? Of is het doemscenario realistisch,
waarin het niet meer lang duurt voordat
iemand met kwaadaardige bedoelingen
het autonome gedrag van de A.I. zich
tegen ons laat keren? Ik weet het niet.
Ik kan mezelf wijsmaken dat ik er geen
invloed op heb. Maar tegelijkertijd weet
ik dat ikzelf - net als de meeste lezers van
dit blad - debet ben aan de gigantische
ontwikkelingen in de halfgeleiderindustrie.
Behalve vanavond. Vanavond drink ik een
speciaalbiertje om wat hard bevochten
hersencellen te vernietigen. Wellicht vertraagt dit een beetje hoe snel we onszelf
de afgrond injagen.
—
Door: Thijs Clevis (VENI-lid)
N! mei 2016 | 13
Een gedachte,
een experiment,
een paradigmaverschuiving
In het leeuwendeel van de 19e eeuw dacht men dat licht zich voortplantte in een medium, zoals een
golf zich voortplant in water of geluid in lucht. Het medium van licht was echter onbekend en werd
de ether genoemd. In 1887 leverde het Michelson-Morley-experiment een sterk bewijs tegen het
bestaan van de ether. In dit experiment werd een lichtstraal loodrecht op en parallel aan de baan van
de aarde gestuurd. Het experiment was een ultieme poging aan te tonen dat de aarde daadwerkelijk
bewoog en met welke snelheid. De conclusie van het experiment: de lichtsnelheid is in alle richtingen
gelijk, dus de aarde staat stil?
Die conclusie werd vrijwel direct verworpen. Men had al eerder
voorspeld dat er een snelheidsverschil moest zijn in de snelheid van de aarde als gevolg van de ellipsvormige baan om de
zon. Maar wat betekent dit resultaat dan? De lichtsnelheid zal
hetzelfde zijn onafhankelijk van de snelheid van de verzender of
ontvanger van licht, oftewel de lichtsnelheid is invariant, dus er
bestaat geen ether! Dit experiment leidde de post-newtoniaanse
periode in; de tijd van Einstein en zijn relativiteitsprincipes.
Einsteins levensloop
Einstein was een joods jongetje, dwars, creatief doch serieus.
Zijn eerste fascinatie met de wetenschap kwam door een
kompas, waarvan de naald zich richt door een onzichtbare kracht
(het aardmagnetisch veld, zoals wij nu weten). In zijn leerjaren
was Einstein te omschrijven als dwars en hij rondt zijn studie
aan de technische universiteit Zürich af als slechtste van zijn
klas. Er werd hem geen baan aangeboden in de wetenschap en
hij moest genoegen nemen met een baan als ambtenaar derde
klasse in een octrooibureau. Hier had hij voldoende tijd om zijn
gedachten de vrije loop te laten. Einsteins kracht lag niet in zijn
mathematische capaciteiten of nauwkeurige meetvaardigheden.
Einsteins geheime wapen was het “gedachtenexperiment”:
je fantaseert over wat zal gebeuren op basis van een aantal
aannames. Op zestienjarige leeftijd fantaseerde Einstein of het
mogelijk was een lichtstraal in te halen. Hij bedacht een experiment om de lichtsnelheid te meten in dezelfde richting en tegen
de richting in. Als er geen snelheidsverschil was, betekende dit
dat de snelheid invariant zou zijn. Op het postulaat ‘de lichtsnelheid is eindig’ baseerde Einstein zijn speciale relativiteitstheorie.
14 | N! mei 2016
Ruimtekromming
Laten we nu een iets uitdagender gedachtenexperiment doen:
de algemene relativiteitstheorie (ART) leert ons dat een zeer
grote massa de ruimte en tijd daaromheen verbuigt. Een mooie
illustratie van deze verbuiging is terug te vinden in N! 23 in
het stuk over Interstellar. In deze film is een zwart gat te zien
met de zwaartekrachtlenswerking waardoor om het zwarte
gat heen gekeken kan worden. Een zwart gat is een singulariteit. Tijd voor een Wikipedia-definitie: “een singulariteit
is in de kosmologie een punt met een oneindig klein volume
en een oneindig grote dichtheid. De ruimtetijd is hier zo sterk
gekromd, dat ruimte en tijd feitelijk ophouden te bestaan.
Dit heeft onder meer tot gevolg dat alle in de natuurkunde
geldende wetten in een singulariteit niet meer geldig zijn.”
Hoe komen we dan nog meer te weten over zwarte gaten? We
kunnen ze niet zien, want het licht verdwijnt aan de horizon!
Einsteins gedachtenexperiment
Stel je nu voor dat twee van zulke hele grote massa’s, bijvoorbeeld twee zwarte gaten, elkaar naderen. Opnieuw zal de
ruimte worden gebogen door het ene zwarte gat, maar ook
door het andere. Het is van belang je te realiseren dat in de
ART de ruimtetijd wordt vervormd door massa en dat gravitatie
wordt beschreven door de Einstein-vergelijkingen. Door deze
vervorming van de ruimtetijd zullen de twee grote massa’s
om elkaar heen draaien. Uiteindelijk zullen beiden massa’s
fuseren en één grote massa vormen. Wanneer zo’n fusie
tussen twee zwarte gaten plaatsvindt, zal er een immense
hoeveelheid energie vrijkomen in de vorm van gravitatie-
Foto: Credit
WETENSCHAP
golven. Albert Einstein voorspelde deze golven in 1916, maar
opperde ook dat het waarnemen van zulke golven onmogelijk
was door de minuscule amplitude van zwaartekrachtgolven.
De eerste experimenten
In de jaren zestig begon de Amerikaan Joseph Weber een
experiment om toch deze golven waar te nemen. Hij gebruikte
trillingsvrije opgehangen metalen staven, die als een soort stemvork de zwaartekrachtgolven moesten waarnemen. Het project
was helaas niet in staat zwaartekrachtgolven waar te nemen.
In Nederland zijn ook projecten gestart om zwaartekrachtgolven waar te nemen, zelfs de TU/e staat hiermee in
verband. Het idee was een enorme koperen bol te koelen tot
Figuur 1: In deze simulatie zijn twee zwarte gaten afgebeeld als witte
bollen. De zwaartekrachtgolven zijn zichtbaar als de grijze banen.
Bron: NASA.
zeer lage temperatuur. Door gebrek aan financiële middelen
voor vloeibaar helium en het pensioen van Giorgio Frossati,
ex-hoogleraar in Leiden, staat het Minigrail-project nu stil.
Maar er is iets fascinerends aan deze koperen bol: hoe is het
mogelijk dat dit instrument zwaartekrachtgolven meet?
"Een singulariteit is, in de
kosmologie, een punt met een
oneindig klein volume en een
oneindig grote dichtheid."
Zo’n bol met massa 1300 kg en doorsnee van 68 cm, heeft
een resonantiefrequentie van ~3 kHz. Dit ligt in het gebied
waar zwaartekrachtgolven kunnen plaatsvinden. De frequentie
is afhankelijk van de straal van het instrument. Externe vibraties worden gedempt door een geavanceerd ophangsysteem
en thermische fluctuaties worden verholpen door de bol te
koelen tot een temperatuur van 50 mK. In tegenstelling tot
Weber-staven, die veelal werden gebruikt voor het meten
van zwaartekrachtgolven, hebben bolvormige detectoren de
mogelijkheid meerdere modes waar te nemen in oppervlakteoscillaties. Ook hebben sferische detectoren een betere
effectieve massa dan staven. Hoewel sferische detectoren
maar een kleine bandbreedte hebben, kunnen ze toch een
significante rol spelen omdat slechts één bol de richting u
Figuur 2: Schematische schets van een versimpeld model van de interferometer die werd gebruikt in meetstation Ligo. Een laserstraal wordt op een
beamsplitter gericht: deze zal licht in twee richingen verdelen. In beide armen van de interferrometer zijn Fabry-Pérot-trilholtes geplaatst: deze zorgen
ervoor dat er een grote afstand wordt afgelegd door het licht voordat ze in de detector terecht komen. Bron: NIKHEF.
N! mei 2016 | 15
u van de zwaartekrachtsgolf al kan bepalen. Hoewel de
koperen bol is ingehaald door interferometers die een veel
grotere bandbreedte hebben, blijft Frossati toch nog als hobby
broeden op mogelijke verbeteringen aan het instrument.
De meetmethode
Het principe dat gebruikt is voor de daadwerkelijke meting van
zwaartekrachtgolven is in theorie vrij eenvoudig. In een interferometer wordt een lichtstraal gezonden op een beamsplitter die
een hoek van 45 graden maakt met de lichtstraal. De helft van
het licht zal worden doorgelaten door de beamsplitter, de andere
helft wordt weerkaatst loodrecht op de oorspronkelijke richting.
Door een spiegel te plaatsen aan het uiteinde van beide armen,
zal het licht terugkomen in de beamsplitter. In het geval dat
beide armen precies dezelfde lengte hebben zal er destructieve
interferentie optreden, zie figuur 2. Deze destructieve interferentie is er niet langer als er een faseverschil optreedt tussen
de beide lichtstralen. Een lengteverschil kan dit veroorzaken.
Een lengteverschil tussen beide armen zal ook optreden
wanneer een zwaartekrachtsgolf de aarde passeert. De transversale golf zal de aarde een minuscule hoeveelheid uitrekken
en samendrukken. Dit is waar te nemen met behulp van zo’n
interferometer. Waarom heeft de ontdekking van zwaartekrachtgolven dan bijna honderd jaar op zich laten wachten en
waarom zei Einstein dat het onmogelijk was ze waar te nemen?
Minuscule vervorming
Het probleem zit hem in het woord ‘minuscuul’. De zwaartekrachtgolven zijn immers zo klein dat ze, wanneer ze de
aarde bereiken, zorgen voor een enorm kleine uitrekking
van de ruimte. Denk hierbij aan de ordegrootte van 10 -20 m.
De moeilijkheid van het meten van zwaartekrachtgolven zit
hem dus niet in het meten van de zwaartekrachtgolven zelf,
maar het onderscheidbaar maken van alle ruis die aanwezig
is op aarde. Dat zorgt ervoor dat de, in theorie zo eenvoudige, interferometer behoorlijk geüpgraded moet worden.
Er wordt gebruik gemaakt van geavanceerde ophanging,
een Fabry-Pérot-trilholte, en de thermische storingen
worden verholpen door de interferometer te koelen.
GW150914 wordt gemeten
Op 14 september 2015 namen de wetenschappers van LIGO
de gevolgen van deze gebeurtenis waar. Maar wat werd er nu
precies gemeten? En met welke zekerheid konden we zeggen
dat we het hier daadwerkelijk over een zwaartekrachtsgolf
hebben? De golf genaamd GW150914 (Gravititational Wave
14-09-2015) werd eerst in Hanfrod Washington gemeten en
6.9 ms later in Livingston, Louisiana. De signal-to-noise ratio
(SNR) is 24 en met 99.9% zekerheid is in de beide detectoren dezelfde golf gemeten. Omdat er op het moment van
de zwaartekrachtsgolf slechts twee detectoren actief waren,
was het niet mogelijk de positie van herkomst te bepalen. Om
dit te kunnen, zijn er namelijk drie detectoren nodig. Dan kan
met behulp van triangulation de positie bepaald worden.
"Met dit extra zintuig hoopt men
meer inzicht te krijgen in het
ontstaan van het heelal."
De meetresultaten lijken ons te vertellen dat de gravitatiegolf veroorzaakt is door het samensmelten van twee zwarte
gaten. Over een tijdsperiode van 0,2 s nemen de frequentie
en amplitude van het signaal in ongeveer 8 periodes toe van
35 naar 150 Hz. De amplitude bereikt ook een maximum.
De meest voor de hand liggende verklaring: twee massa’s
bewegen in een spiraal om elkaar heen en komen vervolgens samen in één punt. Gedurende dit proces worden
er gravitatiegolven uitgezonden. Zo’n evolutie wordt geka-
"Einsteins geheime wapen was
het fantaseren over wat er zal
gebeuren op basis van een
aantal aannames."
Aan het meten van zwaartekrachtgolven hangt dan ook aan
een prijskaartje. Het “Laser Interferometer Gravitational Wave
Observatory” (LIGO) kostte de Amerikaanse belastingbetaler
maarliefst 200 miljoen dollar op een totale som van 620 miljoen.
Ook Nederland draagt behoorlijk bij aan het zwaartekrachtgolvenonderzoek. We zijn hoofdpartners van de Virgo-detector
die in Pisa staat. Het Italiaanse instituut werkt nauw samen
met het Nikhef, die mede verantwoordelijk is voor het doorrekenen van de eerste meting van zwaartekrachtgolven.
16 | N! mei 2016
Figuur 3: In deze figuur is weergegeven hoe de twee zwarte gaten elkaar naderen. Het gemeten signaal dat hierbij hoort, is onder de posities
weergegeven. Daaronder is het snelheidsprofiel van de zwarte gaten
zichtbaar, evenals de afstand tussen de zwarte gaten totdat fusie heeft
plaatsgevonden. Bron: B. P. Abbott, Observation of Gravitational Waves
from a Binary Black Hole Merger.
rakteriseerd door de chirpmassa M. Uit de meetresultaten
kunnen f, de frequentie, en zijn tijdsafgeleide f’ worden
bepaald. G is de gravitatieconstante en c de lichtsnelheid.
over het heelal. Men is dan ook zeker niet van plan om te
stoppen met zwaartekrachtsgolfmetingen nu de mogelijkheid is
aangetoond. Integendeel, er zijn al meerdere vooruitstrevende
projecten om zwaartekrachtgolven beter te kunnen meten.
eLISA
GW150914 heeft een chirpmassa van 30 zonmassa’s. Dit
betekent dat de totale massa van beide massa’s groter is
dan 70 zonnen. Dit geeft een Schwarzschildstraal van 210
km. Dit is een straal die bij de waargenomen frequentie van
75 Hz niet mogelijk is voor Newtoniaanse puntmassa’s. Er
zijn dus massa’s gemeten die heel dicht bij elkaar en zeer
compact zijn. Zelfs een paar neutronensterren is niet compact
genoeg om deze chirpmassa te behalen. Wat overblijft als
de enige massa die compact genoeg is om dit resultaat te
leveren, is dat van een zwart gat. Aanvullend hieraan wijst de
gedempte oscillatie van de golf, nadat zij heeft gepiekt, erop
dat het zwarte gat relaxeert naar een uiteindelijk stationaire
Kerr-configuratie. In figuur 3 is ook het uitgerekende golffront
en de samensmelting van de twee zwarte gaten te zien.
Het meest noemenswaardige project is genaamd evolved
laser interferometer space antenna (eLISA). Het eLISA-project,
of the eLISA mission zoals Amerikanen er liever naar refereren, zal het eerste gravitatiegolfdetectiecentrum zijn dat niet
op onze aarde gestationeerd is, maar in de ruimte! Het doel
van de missie: het verzamelen van revolutionaire informatie
over donkere materie. Het idee voor de eLISA lijkt achteraf
gezien erg logisch. Op aarde zijn er tientallen factoren die
de laser-interferometrie beperken in haar precisie, zoals trillingen, hoge temperatuur en gekromd aardoppervlak. In de
ruimte heb je ten eerste geen ruimtelijke beperking, de ruimte
is daarnaast nagenoeg vacuüm, en de temperatuur is lager.
Hoewel er ook in de ruimte complicaties optreden met de
temperatuur en het in positie houden van de ruimtesondes,
staat het project nog steeds op de agenda. Een Michelsoninterferometer met een armlengte van een miljoen kilometer
levert namelijk een substantiële verhoging van precisie!
Paradigmaverschuiving?
De ontdekking van zwaartekrachtgolven luidde voor vele
wetenschappers een nieuwe periode in. Met dit extra
zintuig hoopt men meer inzicht te krijgen in het ontstaan
van het heelal. Dit leert ons wellicht iets over het ontstaan
van de mensheid. Opnieuw wordt ook wetenschappelijk bewijs geleverd tegen de kerk en haar stelling dat de
aarde in het midden staat van het heelal. Wellicht wordt
ook de paus wel erg nerveus van deze ontdekking!
Wetenschappers hopen naast het ontdekken van
het heelal nog iets anders te bereiken met zwaartekrachtgolven. Natuurkundigen blijven namelijk
eeuwig op zoek naar " the theory of everything”.
Figuur 4: Een schets van het toekomstige eLISA space-project. De
—
Door: Aled Meulenbroek (redactielid Van der Waals)
enorme interferometer zal in een baan achter de aarde aan rondom de
zon draaien. Bron: NASA.
Weggegooid geld, of toch niet?
Alles leuk en aardig: we hebben een honderd jaar oude theorie
bewezen. 'Geweldig', zal men sarcastisch uitkramen. ‘Maar wat
kunnen we er nu mee?’ Opnieuw lijkt het gedachtenexperiment
weer het meest geschikt om dit uit te leggen. Stel je voor: je
bent in een ruimte en je kunt alleen maar zien. We zien dus
enkel de oplichtende gedeeltes van deze kamer. Helaas is de
kamer in onze metafoor, het heelal, nogal leeg en donker. We
zien slecht een paar procent en de rest, het gedeelte dat we niet
kunnen zien, wordt donkere materie genoemd. Stel je voor dat
je nu in deze kamer beschikking hebt over ultrasound vleermuisskills. Plots kun je veel meer vertellen over deze donkere kamer.
Hetzelfde heeft men nu gerealiseerd met oog op het heelal.
De mens heeft een nieuw zintuig om het heelal te bekijken.
Naast elektromagnetische straling van het heelal kunnen we nu
ook zwaartekrachtgolven gebruiken om informatie te vergaren
N! mei 2016 | 17
VARIA
Hamburg en
Wendelstein 7-X
Elk Van-der-Waalslid kent de BuEx. Tijdens zo’n reis verruilen we het continent
voor weken aan educatief en cultureel onderbouwde activiteiten. Vind je
een BuEx iets te veel van het goede, dan zijn onze reizen naar de randen van
Europa meer wat voor jou. Vind je dit nog steeds te ver, dan zijn onze reizen
dichter bij huis echt iets voor jou. Een voorbeeld hiervan is onze busreis door
Duitsland van afgelopen maand. Maar pas op: als wetenschappers is het onze
verantwoordelijkheid overal oneindige complexiteit of culturele vervreemding
te vinden, dus ook in Hamburg of Greifswald.
Een gecombineerde groep van Van-der-Waals- en VENI-leden
reisde af naar het bevroren Hamburg en het besneeuwde
Greifswald. De nachtelijke busreis zette met verbroedering en
nerdgrappen de toon voor het hele weekend. Het bracht ze
achtereenvolgens langs het Max-Planck-Institut für Plasmaphysik, het Leibniz-Institut für Plasmaforschung und Technologie (INP), en het historische standscentrum van Hamburg.
En dan ontstaan er natuurlijk tal van verhalen. Dat gebeurt
niet alleen tijdens de geplande activiteiten, maar ongeveer
overal en altijd. De hoeveelheid aan weinig comfortabele
slaap heeft daar mee te maken. De gemiddelde student
eet zijn twee Duitse schnitzels en een braadworst op twee
dagen tijd. Anderen grappen over bolvormige kippen in
vacuüm. Sommigen beklimmen heldhaftig de Hauptkirche
St. Michealis voor een uitzicht van Hamburg en de bruggetjes over de Elbe. Een duik het museumschip de U-434 in,
ooit zo’n Russische U-boot uit de Koude Oorlog. Het interessantste van de verhalen hoor je natuurlijk van de reizigers zelf.
Plezier met plasma
Bovenaan de officiële agenda staat natuurlijk plasma. Het
middagprogramma van de educatieve dag bestaat, voor
sommigen, uit een bezoek aan das Leibniz-Institut für Plasmaforschung und Technologie e.V. INP Greifswald is binnen
18 | N! mei 2016
Europa het grootste plasma-gerelateerde onderzoeksinstituut dat niet gekoppeld is aan een universiteit. In haar
rondleiding combineert het bedrijf een blik op hun apparatuur met een inzicht in hun bedrijfscultuur en gang van
zaken, anekdotes, en voorbeelden van hun producten.
"Maar bovenaan de officiële
agenda staat natuurlijk plasma."
De professor begint hierbij zijn verhaal over de visie van
het bedrijf. Het bedrijf investeert haar tijd en middelen in
twee fundamentele onderzoeksgebieden, namelijk Environment and health en Products and energy. Een partner
verbindt dit fundament met klantvriendelijke producten in
productie. Onder deze noemers zijn vier grote projecten.
Het eerste project is gericht op optische absorptiespectra.
Moleculen in een plasma absorberen bij laserinval alleen een
specifieke golflengte en zijn daardoor herkenbaar. Bij het
tweede project schaalt het formaat op. Binnen een onbemande, kamergrote Faraday-kooi vinden elektrische onderzoeken plaats. De plasma-relevante vonkkarakteristieken
van enorme industriële schakelaars zijn hierbij het testonder-
werp. Al is die vonk klein, het kan natuurlijk altijd kleiner.
In een volgend project dient een plasma of plasmabehandeling bijvoorbeeld als atomaire ets of depositie. Terwijl
ontelbare, nauwkeurig gevlochten buizen boven het hoofd
stromen, duwt de wetenschapper keer op keer het product
in de handen van elke bezoeker. Hydrofoob stof en hydrofiele pipetbuisjes. Druppels dansend water op dat stof
hypnotiseren bijna, terwijl het ander weer niks toont.
Het laatste project centreert dan weer rond luchtverontreiniging. Vervuilde lucht stroomt door langwerpige aan elkaar
gebundelde plasmakamertjes in een ruimte waar nog veel meer
lijkt te gebeuren. Ondertussen vertelt deze wetenschapper
over zijn tripjes naar Eindhoven, of over mislukte afspraken
en de oorzaak die niet natuurkundig hoeft te zijn. Het moge
duidelijk zijn dat er ook afgedwaald is. En de laatste ruimte
is een dumpplaats. Minder relevante apparaten vinden hier
tijdelijk hun onderkomen. Een ervan reinigt flessen en lijkt
een combinatie tussen de laatste twee projecten te zijn.
Maar wanneer de spreker daar zachtjes spreekt en
voeten van studenten zwaarder wegen dan hun
magen, dan vinden ze het niet erg als de dag erop zit.
Hoewel de nacht natuurlijk nog moet beginnen.
Futuristische fusie
En dan te bedenken dat de dag denderend is begonnen. Het
ochtendprogramma trapt namelijk af met, na triviaal ontvangst
en welkomstwensen, een lezing over de stellarator. De stellarator is een wokkel-donutvormige fusiereactor voor onderzoek.
Het apparaat is in de opstartfase en dus de ster van de reis.
Hoezo is het dan zo van belang? In tweemaal een college-uur
vertellen professoren over het maatschappelijke klimaat waar de
stellarator in terechtkomt en de ontwikkelingen die het doormaakt. Zo klinkt het als algemeen bekend dat de broodnodige
zoektocht naar energie gepaard gaat met moeizame stapjes,
maar dit besef dringt pas door wanneer duidelijk is hoe intensieve studies experimenteren met werkelijk elk aspect van het
apparaat, van de wanden tot de moeren in de behuizing. Gezien
Een schematische weergave van het plasma in de stellarator. De zwarte
magnetische spoelen vervormen het rode plasma. Daardoor heeft het
plasma de wokkel-vorm. Bron: Tokamak Tales.
wat het apparaat moet doen, nsamelijk miljoenen kelvin aan
supergeladen deeltjes opvangen en omwikkelen met superkoud
vacuüm, is dit dan ook niet gek. Het levert echter ook hoogstaande, nieuwe technologische toepassingen op. Wie had ooit
gedacht dat zilver te lassen is aan koper? Blijkbaar kan dat.
Om het intellect even rust te geven en om anders te imponeren,
is daaropvolgend de rondleiding aan de beurt. Het brengt de
gelukkige geleerden langs de oneindig complexe en immens
grote installatie die de Wendelstein 7-X heet. De rondleiding
doet ook het algemene gebouw aan, maar veel verbleekt ten
opzichte van de hoofdattractie. Daar hangen de buizenstelsels
als een dik spinnenweb om de machine zelf heen. De geleerde
studenten raken weer uit hun trance wanneer ze een individueel
onderdeel van de stellarator te zien krijgen; een manshoog
element van de plasmabuis, gekronkeld en met probing -gaten
en al. In de hiërarchische controlekamer met computereilanden
blijkt vervolgens dat het geen koud kunstje is om een plasma
te onderzoeken of überhaupt te maken. De wereldvreemde
student vraagt zich terecht af hoe dit allemaal ontworpen is. u
Een zijaanzicht van de Wendelstein 7-X in opbouw. Het plasma is ingesloten in het kronkelige deel. Daarbuiten bevinden zich de magneetspoelen en
allerlei meetapparatuur. Het is hiermee duidelijk hoe immens complex dit apparaat is. Bron: Max-Planck-Institut für Plasmaphysik.
N! mei 2016 | 19
Hoe werkt fusie in de stellarator überhaupt?
Energie en massa zijn gelijkwaardig aan elkaar. Zo kan
je massa beschouwen als gecondenseerde energie en
energie heeft weer een invloed op zwaartekracht. Sinds
ongeveer de Tweede Wereldoorlog is ook algemeen
bekend dat ‘massa omgezet kan worden in energie’. Een
atoomkern bestaat uit verschillende protonen, neutronen,
en elektronen, en er is een bepaalde energie die deze
kern bij elkaar houdt. Hoeveel energie hiervoor nodig is,
is onder andere afhankelijk van de grootte en opmaak
van de atoomkern. Zware atoomkernen zijn doorgaans
minder goed dan lichtere gebonden. Wanneer zo een
zwaar atoom uit elkaar valt, zendt het dit verschil in
energie uit. Dit is ook wel bekend als atoomsplitsing.
Voor de lichtste atomen, echter, werkt dit andersom. Het
kleinste atoom, waterstof, heeft een lage bindingsenergie
en levert bij fusie daarom energie op. Het is echter niet
eenvoudig om deze energie te benutten. Hiertoe moeten
geladen deeltjes snel tegen elkaar botsen om vervolgens
te fuseren. Die kans hierop is echter vrij klein. Om dit voor
elkaar te krijgen, is dus een grote hoeveelheid aan energetische deeltjes nodig. Een optie hiervoor is een plasma.
Het zogenoemde Lawson-criterium vertelt dat dit plasma
miljoenen graden heet moet zijn om energie op te leveren.
En die temperatuur is gewoon mogelijk. Het magnetisch
veld om het plasma heen stuurt een stroom erdoorheen en beweging en wrijving warmen de ionen op.
Vervolgens beschiet een bron van neutrale deeltjes,
dwars door de magnetische barrière heen, dit plasma
en verhit het nog verder. Tegelijkertijd dienen de magnetische spoelen een temperatuur dicht bij het absolute
nulpunt te hebben. Dit wordt in de praktijk bewerkstelligd door ze te koelen met vloeibaar helium. Voor een
voldoende efficiëntie moet de kooi dus krachtig zijn.
Er ontstaat echter met de magnetische spoelen van de
donutvorm een ernstiger probleem. De windingen liggen
in het centrum dichter bij elkaar dan aan de buitenkant.
Hierdoor verschilt het magnetisch veld rondom het
centrum ten opzichte van de buitenkant van de ring. De
geladen deeltjes dwalen hierdoor langzaam af naar buiten
toe. Een extra magnetisch veld dient dit op te lossen.
In de meer bekende tokamak lost een stroom door
het plasma heen dit op. In de stellarator is echter,
omwille van stabiliteit over tijd, gekozen voor de
wokkel-donutvorm die inmiddels alom bekend is.
Beide vormen hebben hun voordelen, zoals stabiliteit of tijdsspanne waarover energie gewonnen wordt.
Logischerwijs zijn beide methodes in onderzoek.
Beide fusiereactoren zijn namelijk 'slechts' onderzoeksinstellingen. Het duurt nog decennia tot een
energiepositieve fusiereactor überhaupt in gebruik zal
treden. En tot die tijd is er dus nog veel te leren.
20 | N! mei 2016
De St. Michaelis Hauptkirche in Hamburg. De kerk is verschillende keren
in brand opgegaan of gebombardeerd. Bron: grossneumarktinsel.de.
u Sommigen onder hen, veelal masterstudenten van de
mastertrack Fusie, krijgen in het alternatieve middagprogramma een antwoord op die prangende vraag. Tijdens
extra colleges vertellen professoren hoe hun onderzoek, of
onderzoek in het algemeen, te werk gaat. Er bestaan namelijk
verschillende invalshoeken om een bepaalde installatie toe
te passen of bestuderen in onderzoek, zo beweren ze. Het is
een kleine blik in wetenschapsfilosofie. Het kan echter ook
voorkomen dat een installatie minder optimaal of verouderd is.
Dan is het toch nog steeds mogelijk om hoogstaande wetenschap te bedrijven. Een voorbeeld verduidelijkt dit. De meest
toegankelijke manier om de wanden van een fusiereactor te
beschermen is een zogenoemde divertor. Flarden plasma die
buiten de gebaande paden treden, worden omgebogen om in
te slaan op een speciaal segment van de wand. De stellarator
gebruikt echter een iets ouderwetse limiter, waarbij binnen in
het plasma gereikt wordt voor dit doeleinde. Dat legt natuurlijk
een grotere stress op de limiter. Zulk soort tegenslagen is iets
waar je in wetenschappelijk onderzoek mee om moet leren
gaan. Jaren aan onderzoek geven zo wel de vele nodige kennis.
En waar leer je dan binnen een weekeinde meer dan tijdens een
rondreis als deze? De reis naar Hamburg en Wendelstein omvat
namelijk meer dan alleen maar natuurkunde, wetenschapsfilosofie, cultuur, en meer verantwoorde stof. Dan is het bijna
gerechtvaardigd dat menig student toch ook wel brak terugkomt.
—
Door: Terry van Bunder (redactielid Van der Waals)
WETENSCHAP
Servaas' neutronenster
en kwantumcomputer
De meeste lezers zullen het in de wandelgangen of via de Cursor al wel gehoord
hebben: Servaas Kokkelmans heeft een Vicisubsidie van het NWO toegekend
gekregen. Maar waarvoor precies? De redactie ging op onderzoek uit.
Vernieuwingsimpuls
In het kader van de Vernieuwingsimpuls reikt de Nederlandse
Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO) voor
zo’n 150 miljoen euro aan beurzen uit, verdeeld in verschillende
categorieën; Veni, Vidi en Vici. De laatste van deze beurzen is
de meest prestigieuze, brengt de grootste geldsom met zich
mee, en is bedoeld voor ervaren onderzoekers die bewezen
hebben een eigen onderzoekslijn te kunnen ontwikkelen.
"Het zal niet lang meer duren voor
het tijdperk aanbreekt waarin
we niet meer kunnen ontkomen
aan het kwantumregime."
op nieuwe technologie, die gebaseerd is op kwantumfysische
principes zoals superpositietoestanden en verstrengeling.
Onbereikbare neutronensterren
Echter, het ontwikkelen van deze technologie gaat hand in hand
met het verwerven van fundamentele kennis op het gebied van
sterke interacties in kwantumontaarde materie. Dit regime kan
bereikt worden in ultrakoude kwantumgassen, maar treedt ook
op in hele dichte neutronensterren. Neutronensterren ontstaan
na supernova-explosies van grotere sterren en hebben een
klein volume en een extreem hoge dichtheid. De neutronen
ontstaan doordat de kern instort na het wegvallen van de kernfusie in de ster, wat de protonen en elektronen de kans geeft
om samen te smelten, waardoor ze geen afstotende ladingen
meer hebben en zodoende erg dicht op elkaar zitten. In het
binnenste van hele dichte neutronensterren kunnen de u
Om in aanmerking te komen, moet een onderzoeksvoorstel
worden ingediend dat na diverse beoordelingsrondes steeds
verder uitgewerkt dient te worden, tot uiteindelijk een jury
bepaalt welke voorstellen beloond worden met een subsidie.
Ongrijpbare kwantumcomputers/Moore's einde
Het winnende onderzoeksproject ‘van neutronenster naar
kwantumcomputer’ gaat verder op een thema waar Servaas
Kokkelmans zich al langere tijd mee bezighoudt: het ontwikkelen
van een kwantumsimulator. Dit lijkt de uitweg om te kunnen
blijven voldoen aan de wet van Moore. Vooralsnog lukt het
marktleiders om vol te houden aan deze trend. Het zal echter
niet lang meer duren voor het tijdperk aanbreekt waarin structuren voor chips niet meer kleiner kunnen omdat ze slechts uit
een handjevol atomen bestaan. Het is amper voor te stellen dat
er een moment zal komen waarop computers niet meer sneller
kunnen worden… Dit betekent dat we moeten overstappen
Figuur 1: Een microscoop-opname van een kwantumgas.
N! mei 2016 | 21
u neutronen vervolgens weer uiteenvallen in quarks. Deze
quarkmaterie wordt vaak ook wel een quark-gluonplasma
genoemd, wat gekenmerkt wordt door sterke interacties. Men
denkt ook wel dat het hele universum kort na de oerknal enkele
seconden in de vorm van een quark-gluonplasma heeft doorgebracht. Het kunnen bestuderen van een dergelijk plasma
zou dan ook ons begrip van het ontstaan van het universum
aanzienlijk kunnen vergroten. Dit zal ongetwijfeld leiden tot legio
aan nieuwe toepassingen, zoals de al eerder genoemde ontwikkeling van een kwantumcomputer, maar bijvoorbeeld ook bij de
ontwikkeling van een nieuwe generatie kwantumontaarde, iets
waar marktleiders grote interesse in zouden kunnen hebben.
keer ijler dan lucht. Deze gassen worden afgekoeld tot temperaturen in de ordegrootte van microkelvins. Op deze temperatuur
wordt het effect van kwantumontaarding ook duidelijk merkbaar.
Als het gas bosonen betreft, ondergaat het Bose-Einsteincondensatie, en wordt het een materie-equivalent aan een laser
en alle deeltjes gedragen zich hetzelfde. Fermionen, aan de
andere kant, willen een unieke toestand (Pauli-principe), op
zijn minst in twee verschillende spintoestanden moeten voorkomen, waardoor ze Cooperparen kunnen vormen. Dit maakt
supergeleiding mogelijk. In deze staat zijn de interacties tussen
de atomen goed te manipuleren door middel van een magneetveld, dat tot op de milligauss nauwkeurig beheerst wordt.
"Helaas is het tot op heden toch
ook zeer moeilijk om een
neutronenster te bestuderen."
Zelfs een gas zo ijl als dit bevat nog zoveel deeltjes dat het
moeilijk is om de atomen los van elkaar waar te nemen, al
is het tegenwoordig wel mogelijk om individuele deeltjes te
bestuderen onder een speciaal soort microscoop. Een truc die
hiervoor gebruikt wordt in het CQT-lab, is door de atomen in een
Rydberg-toestand te brengen. Hierbij is het buitenste elektron zo
ver van de kern verwijderd, waardoor de atomen met een relatief
klein elektrisch veld makkelijk geïoniseerd kunnen worden, en
waarbij de individuele ionen vervolgens waargenomen kunnen
worden. Deze Rydbergatomen worden door hun mechanisme om andere atomen te blokkeren van excitatie gezien
als veelbelovende bouwstenen voor een kwantumsimulator.
Figuur 2: Model van een ultrakoud Rydbergkristal.
Servaas' bevindingen
Helaas is het tot op heden ook nog zeer moeilijk om een
neutronenster te bestuderen. Een neutronenster kenmerkt zich
met een sterk gekoppeld systeem en dat staat toe parallellen
op andere schalen te vinden. Zo lijkt een systeem van enkele
deeltjes op extreem lage temperatuur qua interacties erg sterk
op het quark-gluonplasma. Het is daardoor bijzonder geschikt
om de interacties tussen slechts enkele deeltjes te bestuderen.
Door het bestuderen van slechts enkele deeltjes wordt het te
bestuderen systeem aanzienlijk minder complex en hopelijk
kan er op deze manier meer inzicht verworven worden in de
interacties. Ultrakoude kwantumgassen, zoals ze nu onderzocht
worden, bestaan meestal uit elementen uit de eerste kolom
van het periodiek systeem der elementen. Het betreft vooral
elementen als rubidium, cesium of waterstof, en zijn zo’n zes
22 | N! mei 2016
Figuur 3: Bij ultrakoude gassen spelen botsingen een belangrijke rol.
Zeer kort door de bocht is dit te vergelijken met het biljartspel. Bij biljarten beschouwt men echter niet de limieten die het inelastische proces
opleggen. Dit bepaalt namelijk of Bose-Einsteincondensatie van een
bepaalde atoomsoort mogelijk is.
Niet triviaal
Het is echter nog niet meteen triviaal hoe de link gelegd
kan worden tussen een twee-deeltjessysteem dat redelijk
eenvoudig te beschrijven is, en een meer-deeltjessysteem.
Dit is dan ook een van de belangrijkste redenen om vanuit
weinig deeltjes op te bouwen naar grotere systemen. De
Rus Efimov heeft in 1970 voorspellingen gedaan over wat er
gebeurt als drie bosonen in dezelfde toestand met elkaar een
sterke interactie ondergaan. Dit wordt vaak gerepresenteerd
door zogeheten Borromean rings. De drie deeltjes vormen
een stabiele gebonden toestand, waarbij er nooit deeltjes
paarsgewijs gebonden zijn. Als je een ring (metafoor voor
een atoom) eruit haalt, dan valt het hele systeem uit elkaar.
het onderwerp bezig zijn voor langere periode uit te nodigen.
Door de extra aan te nemen medewerkers zullen er ook meer
mogelijkheden ontstaan voor begeleiding van studenten die
bij de groep willen stage lopen of afstuderen. Zo zal dit type
onderzoek sterker vertegenwoordigd worden op de TU/e.
De Vicisubsidie is uitgereikt voor Servaas’ onderzoek dat
de metaforische link tussen neutronensterren en kwantumcomputers legt. Die fenomenen gedragen zich gelijkaardig, al zijn ze verschillend. Met de Vicisubsidie zullen
extra buitenlandse wetenschappers uitgenodigd worden
voor hun blik in dit onderzoek. Dat brengt de kwantumcomputer en al haar technologische wonderen dichterbij.
—
Door: Servaas Kokkelmans & Liesbeth Campmans
(redactielid Van der Waals)
Foto: Bart van Overbeeke
Een quark-gluonplasma is net zoals een mengsel van kwantumgassen, zelf ook een mengsel van fermionen en bosonen.
Er is nu hoop om door middel van de ultrakoude gassen een
universele beschrijving te vinden voor sterk-wisselwerkende
kwantumsystemen op zeer uiteenlopende lengte- en energieschalen. Het is inmiddels bekend dat dit soort verschillende systemen zich redelijk universeel gedragen, zolang
de interactie tussen de deeltjes maar heel erg sterk is. De
lengte van de dracht is hierbij echter wel erg bepalend.
"Door de Vicisubsidie kan de
vakgroep ‘kwantumgassen’ binnen
CQT worden uitgebreid."
Door de Vicisubsidie kan de onderzoeksgroep kwantumgassen
binnen CQT worden uitgebreid met zes mensen en ontstaan
meer mogelijkheden om buitenlandse wetenschappers die met
Servaas Kokkelmans is ooit begonnen als natuurkundestudent aan de TU/e en vervolgens gepromoveerd
bij Boudewijn Verhaar. Ook destijds hield hij zich al
bezig met Feshbachresonanties waarmee je sterke
interacties tussen atomen kunt realiseren. Vervolgens is hij onderzoek gaan doen in het buitenland,
bij JILA, een instituut verbonden aan de universiteit
van Colorado, gevolgd door een periode van onderzoek aan ENS in Parijs. Vervolgens is hij via een
Tenure track-positie in dienst gekomen aan de TU/e,
destijds met een Vidisubsidie.Tegenwoordig geeft
hij in Eindhoven leiding aan een kwantumsimulatorproject van FOM, en werkt hij mee aan het Rydberg
kwantumsimulator (RYSQ)-project binnen het Europese Horizon 2020-programma. Uiteraard kennen wij
hem vooral als docent van diverse kwantumvakken.
Figuur 4: Een kwantumgas.
N! mei 2016 | 23
24 | N! mei 2015
FOTO'S
Activiteiten
kwartiel 3
N! mei 2016 | 25
CARRIÈRE
Ultragevoelige optische
instrumenten in de ruimte
Mondiale metingen aan de atmosfeer vanuit de ruimte zijn van
cruciaal belang voor de validatie van de nieuwste klimaatmodellen.
Jeroen Rietjens, Instrument Scientist bij SRON, beschrijft hoe hij
verantwoordelijk is voor de ontwikkeling en optimalisatie van een
ultragevoelige polarimeter, genaamd SPEX, die waarschijnlijk in
2022 mee de ruimte in mag.
Onderzoek vanuit de ruimte
SRON Netherlands Institute for Space Research, voorheen
Stichting RuimteOnderzoek Nederland, is het NWO-instituut
dat nieuwe technologieën ontwikkelt en deze toepast in het
ontwerpen en bouwen van state-of-the-art instrumenten
voor grensverleggend wetenschappelijk onderzoek vanuit
de ruimte. Een hele mond vol, maar het omvat wel de kern
van de werkwijze van het instituut. Er zijn in het algemeen,
maar zeker voor SRON, twee hoofdredenen om instrumenten te maken voor op satellieten. Enerzijds om straling
op te vangen die niet door de atmosfeer van de aarde komt,
zoals röntgenstraling en sub-millimeterstraling. Anderzijds
biedt de ruimte een blikveld dat op de grond niet realiseerbaar is: een mondiaal beeld van de aarde van bovenaf.
Fijnstof en aerosol
SRON-wetenschappers hebben zich gespecialiseerd in het
met hoge precisie bepalen van de concentratie van koolstofhoudende gassen (zoals CO2, CO en CH4) in de atmosfeer.
Gassen die cruciaal zijn voor het broeikaseffect; dit maakt het
zeer belangrijk om mondiaal en over significante tijdsperioden
niet alleen de concentraties, maar ook de bronnen en putten
(Engels: sources and sinks) van deze gassen te bepalen, om
daarmee klimaatmodellen te verbeteren. Het is essentieel
voor deze metingen om goed rekening te houden met de
hoeveelheid (fijn)stof in de atmosfeer (Engels: atmospheric
aerosol), aangezien stof licht verstrooit en daarmee op een
vervelende manier de metingen aan gassen beïnvloedt.
Dit heeft geleid tot een tweede specialisatie van SRON-wetenschappers: het bepalen en karakteriseren van de hoeveelheid
fijnstof in de atmosfeer. Dit is niet alleen belangrijk voor goede
26 | N! mei 2016
metingen van broeikasgassen. Het blijkt namelijk dat fijnstof, of
beter gezegd, het gebrek aan kennis van de mondiale verdeling
en typering van fijnstof, al een decennium de grootste bron van
onzekerheid is in klimaatmodellen. Erger nog: deze onzekerheid
is gedurende het laatste decennium niet kleiner geworden!
"Fijnstof is al een decennium lang
de grootste bron van onzekerheid
in klimaatmodellen."
Om de hoeveelheid en soort atmosferisch fijnstof te
bepalen, zijn zogenaamde polarisatie- en intensiteitsmetingen nodig onder meerdere hoeken, in een flink aantal
spectrale banden van het zichtbare tot infrarode deel van
het lichtspectrum. Je moet als het ware het fijnstof van
alle kanten bekijken om goed de vorm, grootte en soort te
kunnen bepalen. Juist een instrument dat polarisatiemetingen
onder meerdere hoeken vanuit de ruimte met voldoende
nauwkeurigheid kan uitvoeren ontbreekt tot nu toe.
Waarom SRON?
Atmosferisch stof, polarisatie en instrumentontwikkeling is wat
mij bij SRON heeft gebracht. Na een succesvol afstudeeronderzoek op het gebied van nanomagnetisme bij de groep Fysica
van Nanostructuren, ben ik in dezelfde groep een promotieonderzoek gestart op het gebied van spintronica. Dit onderzoek
richtte zich op het bestuderen en begrijpen van het gedrag van
elektronen- en gatenspins in halfgeleidernanostructuren, middels
Foto: istockphoto.com/studio023
Curriculum Vitae
Jeroen Rietjens
Foto: Jeroen Rietjens
tijdsopgeloste magneto-optische technieken, waarbij polarisatieveranderingen van gereflecteerd laserlicht werden gemeten.
Het experimentele werk vond ik ontzettend leuk en uitdagend. Het leverde veel voldoening op als de eerste duidelijke
signalen van de relaxerende elektronen- of gatenspins werden
gemeten in leds, kwantumdots of halfgeleidende nanodraden.
Ik werd dan ook meer aangetrokken tot het perfectioneren
van de meettechniek en het modelleren van de metingen
dan door het oplossen van de wetenschappelijke vraagstellingen. En dit is precies de rol die ik bij SRON mag vervullen.
Geboren:
18 oktober 1978
Weert
SPEX
De vereiste nauwkeurigheid van een meting van de graad
van lineaire polarisatie is dusdanig hoog dat het meetconcept intrinsiek deze nauwkeurigheid moet kunnen leveren,
maar ook dat het meetinstrument bijzonder stabiel en nagenoeg vrij van systematische foutenbronnen moet zijn. Het
concept dat SRON heeft omarmd, spectrale polarisatiemodulatie, is bedacht door VENI-alumnus Frans Snik en heeft
zijn weg gevonden in een instrument met de naam ‘SPEX’.
"Het voorstel om SPEX te
ontwikkelen voor een missie
naar Mars kreeg veel lof."
Mijn eerste taak bij SRON was het ontwikkelen van een instrumentsimulator die, in combinatie met stralingstransportcodes,
de prestaties van het SPEX-instrument kon voorspellen in het
Opleidingen
1997 - 2004:
Ma&Ba,Technische Natuurkunde, TU/e
1991 - 1997:
VWO, Philips van Horne scholen-
gemeenschap, Weert
Werkzaamheden
2009 - heden:
Instrument Scientist, SRON
2004 - 2009:
Promovendus, groep FNA, TN, TU/e
kader van een missie naar Mars. Parallel aan het modelleerwerk
was ik betrokken bij de realisatie en karakterisatie van een eerste
prototype van het SPEX-instrument voor een Mars-missie. Dit
prototype is een klein instrument dat simultaan vanuit negen
hoeken, maar met een beperkt blikveld per kijkhoek, een polarisatiespectrum kan meten. Een voorstel om SPEX te ontwikkelen
voor de recent gelanceerde Exomars-satelliet kreeg veel lof,
maar het instrument was nog niet voldoende doorontwikkeld en
werd daardoor niet geselecteerd voor deze missie naar Mars. u
N! mei 2016 | 27
u Mijn experimenten met het prototype toonden evenwel
aan dat de beoogde nauwkeurigheid van de polarisatiemeting
ruimschoots kon worden gehaald. De gemeten nauwkeurigheid was zo hoog dat het instrument ook geschikt werd
geacht voor metingen aan fijnstof in de aardatmosfeer en
dat het zich kan meten met alternatieve concepten die in
de Verenigde Staten worden ontwikkeld. Mede ingegeven
door een wetenschappelijke heroriëntatie van SRON, wordt
SPEX vanaf dat moment ontwikkeld voor een aardobservatiemissie met als doel wetenschappelijke vragen op het
gebied van klimaat en luchtkwaliteit te beantwoorden.
Van prototype naar satellietinstrument
Het proces van prototype tot satellietinstrument voor aardobservatie gaat volgens de lijn: (1) labdemonstratie van de
instrumentnauwkeurigheid, (2) metingen vanaf de grond om
lokaal atmosferisch fijnstof te karakteriseren, (3) metingen vanaf
een vliegtuig om ‘end-to-end’, dus van meting tot wetenschappelijke output, een satellietmeting na te bootsen, en (4) volledige
ontwikkeling en kwalificatie voor een aardobservatiemissie.
Stap 1 werd in het geval van SPEX min of meer parallel uitgevoerd met stap 2; het gebruiken van het prototype middels een
gemotoriseerd statief tussen de schapen in een weiland bij
Cabauw (zie figuur 1), de plek met een van de grootste concentraties atmosferische meetinstrumenten van Europa. Het is
bepaald niet vervelend om ’s zomers onder werktijd bruin te
worden, aangezien we alleen kunnen meten op heldere dagen.
De fijnstofparameters bepaald met SPEX bleken erg goed
overeen te komen met benchmarkmetingen van andere instrumenten in Cabauw, waarmee stap 2 succesvol kon worden afgesloten. Tevens vormden deze metingen het ijkpunt voor alle tienduizend metingen die deelnemers aan het iSPEX-project hadden
uitgevoerd in de zomer van 2013 en waarvan ik een groot deel
van de data-analyse heb uitgevoerd (zie ook editie 12 van de N!).
"Een mooie klus om het prototype
om te vormen tot een SPEX
Airborne-instrument."
Deze mijlpalen gaven SRON voldoende vertrouwen in het
uitvoeren van stap 3; het SPEX-prototype geschikt maken om
metingen te verrichten vanaf een vliegtuig. En niet zomaar
een vliegtuig, maar een omgebouwde U2 spyplane, dat in
beheer van NASA de naam ER-2 heeft gekregen (zie figuur
2). Dit was mogelijk gemaakt door de bestaande samenwerking met wetenschappers van NASA GISS in New York, en de
wens om een aantal polarimeters gelijktijdig vanuit hetzelfde
platform waarnemingen te laten verrichten, om zodoende de
meetconcepten en hun nauwkeurigheid onderling te kunnen
vergelijken. De ER-2 is een vliegtuig dat zeer stabiel op 21
km vliegt, ver boven reguliere bewolking en fijnstof. Het is als
het ware een langzame en laagvliegende satelliet. Dit vereist
28 | N! mei 2016
Figuur 1: Het SPEX-prototype rechts op een gemotoriseerd statief in het
weiland van de Cabauw Experimental Site for Atmospheric Research
(CESAR). Links aan het statief hangt ook nog een ander instrument van
het SPEX-type.
wel een autonoom functionerend instrument dat bestand is
tegen lage druk (40 mbar) en lage omgevingstemperatuur
(-60 °C). Een mooie klus voor de SRON-ingenieurs om het
prototype om te vormen tot een SPEX Airborne-instrument.
PACE-missie
Mijn rol als instrumentwetenschapper bij het SPEX Airborneproject hield met name in het definiëren van de systeemeisen,
het voorbereiden van een upgrade van de polarisatie optiek,
het opzetten van een integratie- en kalibratieplan. Bovendien
zou het uitgemond hebben in het uitvoeren van de kalibratie
en het voorbereiden op de eerste (test)vlucht vanaf Armstrong
Flight Research Center in Palmdale, Californië. Echter, deze rol
veranderde enigszins eind 2014 toen ik de verantwoordelijkheid
kreeg om de ontwikkeling van een toekomstig SPEX-satellietinstrument in goede banen te leiden. Maar er veranderde nog
meer begin 2015, toen NASA interesse toonde in het SPEXinstrument als polarimeter voor de PACE-missie. PACE is de
‘Plankton Aerosol Cloud and Ecosystem’-missie die door NASA
Goddard Space Flight Center (GSFC) in Greenbelt, Maryland,
wordt gerealiseerd met een beoogde lancering zomer 2022
(zoals gebruikelijk in de ruimtevaart zijn dit langdurige projecten).
Dit betekende direct een concrete mogelijkheid voor de ontwikkeling van een SPEX-satellietinstrument en ik kreeg de leiding
over dit project, kortweg PACE-SPEX genoemd. Het is met
name een zogenaamde ‘oceaankleur’-missie, die als doel heeft
om te bepalen wat voor soort plankton in de oceaan zit door
metingen uit te voeren aan het licht dat uit de oceaan komt,
om zodoende o.a. de koolstofcyclus beter in kaart te brengen.
Essentieel voor dit soort metingen is om te weten wat de
atmosfeer bijdraagt aan het signaal dat wordt gemeten en
dus om te weten hoeveel (en wat voor soort) fijnstof er in de
atmosfeer zit. Er is dus een polarimeter als SPEX nodig. Na een
soort audit bij NASA GSFC in april 2015, waarin we de expertise
en ervaring van SRON hebben toegelicht en het SPEX-concept
hebben uitgelegd, is een samenwerking opgezet met het
NASA PACE-team om het SPEX-instrument te koppelen aan de
beoogde satelliet. Dit heeft geleid tot wederzijdse bezoeken.
Het is altijd leuk om bij GSFC de in aanbouw zijnde James Webb
Space Telescope te bekijken, of te zien hoe Amerikanen zich
verbazen over het aantal fietsen rond Utrecht Centraal (en het
fenomeen dubbellaags fietsenstallingen). Tegelijkertijd is veel
energie gestoken in het opzetten van een samenwerking met
Nederlandse bedrijven en instituten, en in het optimaliseren van
het instrumentconcept met het oog op prestaties en kosten.
De eerste vlucht
Op dit moment staan nagenoeg alle seinen op groen om daadwerkelijk het SPEX-instrument voor de NASA PACE-missie te
realiseren. Op de recente Mission Concept Review van NASA
is het SPEX-instrument gepresenteerd en geaccepteerd als
enige kandidaat voor de polarimeter. Daarnaast zijn industriële
en institutionele partners erg enthousiast om dit instrument
mede te ontwikkelen. En bovendien zijn in februari jl. de
eerste succesvolle vluchten met SPEX Airborne uitgevoerd.
"Recent is het SPEX-instrument
geaccepteerd als enige kandidaat
voor de polarimeter."
Voor SRON is deze NASA-missie een uitgelezen kans om haar
expertise op het gebied van aerosolwetenschap en instrumentontwikkeling te tonen. De belangrijkste horde die nu genomen
moet worden, is de medefinanciering van het project door
de Nederlandse overheid, naast de bijdragen van SRON en
NASA. Ervan uitgaande dat dit uiteindelijk zal lukken, zal ik mij
de komende vijf jaar volledig richten op het realiseren van het
SPEX-instrument voor deze PACE-missie. Mocht dit uitmonden
in een succesvolle lancering (niet gegarandeerd!) en goede
instrumentprestaties, dan is voor mij persoonlijk, maar ook
voor SRON wat SPEX betreft de cirkel rond: van wetenschappelijke, via een unieke technologie, naar een realisatie van een
satelietinstrument dat dit vraagstuk gaat beantwoorden.
—
Door: Jeroen Rietjens (Instrument Scientist bij SRON)
Figuur 2: NASA ER-2 onderzoeksvliegtuig dat net is opgestegen, met onder de rechtervleugel het SPEX Airborne-instrument. Deze bevindt zich in
het achterste compariment, met de nauwe, zwarte opening. Bron: NASA Armstrong Flight Research Center.
N! mei 2016 | 29
VARIA
Speltheorie
Wiskunde wordt meestal gezien als de taal van de harde wetenschap. Geen natuurkundige wet is
volledig zonder een sluitende wiskundige onderbouwing. Het is de manier om gevonden resultaten
om te zetten in modellen waarmee voorspellingen voor toekomstige situaties mogelijk zijn. Het is
daarom niet zo gek dat de wat minder exact ingestelde disciplines maar al te graag naar manieren
zoeken om wiskunde in hun vakgebied te integreren. Zo ook binnen de economie.
Economie?
Economen Von Neumann en Morgenstern waren van mening
dat de wiskunde zich niet goed leende voor de problemen
waarmee zij te maken hadden. Economie lijkt misschien
op het eerste gezicht een vrij exact vakgebied, met vaststaande wetten en regels, maar schijn bedriegt. Bovenal is de
economie een door mensen gecreëerd fenomeen en heeft
daarmee te maken met de gecompliceerde aard van de mens.
Die aard welke zich niet gemakkelijk laat zich niet gemakkelijk reduceren tot een paar wiskundige wetten. Neumann en
Morgenstern lieten zich hierdoor niet afschrikken. Ze ontwikkelden het begin van een nieuwe tak van wiskunde welke
het gedrag van mensen in bepaalde situaties tracht te voorspellen: de speltheorie. Neumann en Morgenstern lieten zich
hierdoor niet afschrikken en hebben het begin gemaakt aan
een nieuwe tak van wiskunde welke het gedrag van mensen
in bepaalde situaties tracht te voorspellen: de speltheorie.
Voordat we verder duiken in wat deze theorie precies inhoudt
zullen we eerst wat basisdefinities moeten neerleggen. Een
‘spel’ wordt gezien als een situatie waarin spelers (de deel-
Het Monty Hall Probleem
Stel je doet mee aan een spelshow waarin de presentator je de keuze geeft uit drie deuren. Achter één van
de deuren staat je droomauto, maar achter de overige
twee staan geiten. Zodra je een keuze voor een van de
deuren hebt gemaakt opent de presentator een van de
niet gekozen deuren met een geit er achter. De presentator geeft je nu de keuze om je keuze te veranderen
naar de andere deur. Kan je het best wisselen van keuze,
bij je keuze blijven of maakt het allemaal niks uit?
overgebleven deur. Daarom is wisselen de beste strategie.
twee deuren opent ‘verplaatst’ die 2/3 kans zich naar de andere
de auto te bevatten. Zodra de presentator een van die andere
overige twee deuren hebben gezamenlijk een kans van 2/3 om
gekozen deur heeft een kans van 1/3 om de auto te bevatten. De
Antwoord: wisselen is de beste optie. De eerste door jou
30 | N! mei 2016
nemers) strategische beslissingen moeten maken. Strategische beslissingen zijn beslissingen die de acties en reacties
van een ander mee in acht nemen. Strategische beslissingen
resulteren in een uitbetaling aan de spelers, zij het in de vorm
van geld of een ander arbitrair getal. In dit artikel zal er gebruik
worden gemaakt van een meer alomvattend begrip, utiliteit.
Het doel van speltheorie is om de optimale strategie voor
elke speler te vinden. Een strategie is in dit geval een
regel of een plan van aanpak voor het spelen van het spel.
Een strategie is optimaal als deze de verwachte uitbetaling optimaliseert. Alle spellen die we zullen bekijken, zijn
niet-coöperatieve spellen:, dat wil zeggen dat er geen
overleg en geen bindende contracten mogelijk zijn.
Twee spelers
Verreweg het meest bekende geval van speltheorie is dat met twee spelers. In dit geval ga je ervan
uit dat elke speler een willekeurige eindige hoeveelheid aan mogelijke strategieën heeft, gegeven door
r = {r1 , r2 , ..., rn } en s = {s1 , s2 , ..., s3 }
waarin r de verzameling van n strategieën is van speler
één en s de verzameling van m strategieën van speler
twee. Door voor elke speler voor elke mogelijke uitkomst
een utiliteitsfunctie ui(r,s) op te stellen kan er een matrix
worden opgesteld. Hierin geven alle mogelijke keuzes van
de spelers het kolom- en rijnummer weer en de inhoud
van de matrix wordt gegeven door de combinatie van
de bijbehorende utiliteitswaarden van beide spelers.
Er is sprake van een strikt dominante strategie voor speler
een als de strategie altijd een hogere opbrengst oplevert
voor hemzelf dan de andere mogelijke strategieën. Er wordt
gesproken van een zwakke dominante strategie als de strategie een gelijke utiliteitswaarde heeft aan een of meerdere
andere strategieën en een grotere utiliteitswaarde heeft dan
de rest van de strategieën. Tot slot is een strategie dominant als deze strategie optimaal is ongeacht wat de ander
ook doet. Als elke speler een dominante strategie heeft dan
"Een mogelijke manier om deze
paradox te verhelpen is door het
spel herhaaldelijk te spelen."
Het Nash-evenwicht ligt in dit geval bij het geval waarbij beide
gevangenen elkaar verraden, alleen in dit geval levert een
afwijking van een speler los van de beslissing van de ander
geen beter resultaat op. Het is echter ook zo dat de keuze om
te zwijgen voor beide spelers een beter resultaat oplevert dan
beiden kiezen voor verraden. Er ontstaat dus een paradox waarin
het beter is voor beiden om voor de (op het eerste gezicht)
irrationele keuze te gaan in plaats van de rationele keuze.
Een mogelijke manier om deze paradox te verhelpen is
door het spel herhaaldelijk te spelen. De spelers zullen
doorkrijgen dat ze er het beste vanaf komen als ze beiden
zwijgen en als er een toch ervoor kiest om te verraden,
dan zal de ander dat de volgende beurt ook weer mee
Antwoord: nul. Door te redeneren dat twee derde van het gemid-
Het Nash-evenwicht hoeft overigens niet altijd de beste
uitkomst te zijn voor de spelers, een bekend voorbeeld
hiervan is het gevangenen-dilemma. In dit dilemma worden
twee gevangenen ondervraagd in aparte ruimtes. Ze hebben
de keuze om de andere gevangen te verraden, waarbij ze
zelf een strafvermindering zullen ontvangen. Er zit echter
wel een addertje onder het gras, als beide gevangenen
ervoor kiezen om elkaar te verraden zal de gevangenisstraf
voor beiden toenemen dan als ze niks hadden gezegd.
delde altijd onder 66.67 moet liggen kan je je keuze al verkleinen.
geldt voor elke speler. Dus er is pas sprake van een Nashevenwicht als een afwijking van een enkele speler van de
evenwichtsstrategie leidt tot een lagere of gelijke utiliteitswaarde
voor die speler. Dit moet natuurlijk gelden voor alle spelers. Als
een afwijking alleen leidt tot een lagere utiliteitswaarde voor
alle spelers dan is er sprake van een strikt Nash-evenwicht,
anders wordt er gesproken over een zwak Nash-evenwicht.
Maar als je ervan uitgaat dat iedereen rationeel is, dan zal de rest
∀i, ri∗ , s∗j ǫS1,2 : u1 (ri∗ , s∗j ) ≥ u1 (ri , s∗j )
dit ook weten. Twee derde van het gemiddelde zal dan onder de
Stel S is de set van alle mogelijke strategieën waarin S1 de
set is van speler één, dus r, en S2 de set is van speler twee,
s. Een strategieprofiel {ri*,sj*} is een Nash-evenwicht als
Stel je doet mee aan een enquête samen met negenennegentig anderen. Je krijgt de vraag om twee derde
van het gemiddelde van de antwoorden die jij en de
rest geven te raden. Je hebt de keuze uit alle getallen
tussen de nul en honderd. Ervan uitgaand dat alle medespelers rationeel zijn, wat zal het antwoord zijn?
44.44 moeten liggen, maar dit weet de rest natuurlijk ook. Deze
Helaas is in veel spellen geen dominante strategie beschikbaar voor één of meerdere van de spelers. Dit betekent echter
niet dat er geen oplossing gevonden kan worden. De oplossing wordt gegeven door het zogenaamde Nash-evenwicht
te vinden. Kort gezegd is een Nash-evenwicht een set van
strategieën of acties zo dat elke speler zijn beste acties doet
gegeven de acties van zijn tegenspeler. Hier zit dus een subtiel
verschil in met het dominante evenwicht, daar spelen beide
spelers hun beste strategie ongeacht wat de ander doet.
Raad tweederde van het gemiddelde
redenatie kan vervolgens doorgezet worden tot je bij 0 uitkomt.
is de uitkomst snel gevonden. Deze uitkomst wordt ook
wel het evenwicht van dominante strategieën genoemd.
kunnen nemen. Dat zal dan doorgaan tot ze beiden
het licht weer inzien en teruggaan naar zwijgen.
Er ontstaat echter wel een probleem als het over een eindige
hoeveelheid spellen gaat. Dan is het voordelig om de laatste
keer voor verraden te kiezen, in de hoop dat de ander blijft
zwijgen. De ander kan dit zich echter ook bedenken, waardoor hij misschien al de een-na-laatste keer ervoor kiest om
te verraden. Door deze redenering aan te houden zullen de
gevangenen uiteindelijk weer beiden voor verraden kiezen in
het allereerste spel. Alleen als het spel herhaaldelijk wordt
gespeeld en het niet duidelijk is wanneer het eindigt zal
de coöperatieve strategie werken. Er zijn andere theorieën
binnen de speltheorie die proberen een theorie te beschrijven
om coöperatie in dit soort problemen te induceren.
Meerdere spelers
Veel van de theorie over spellen met meerdere spelers is een
voortzetting van de theorie voor twee spelers. Er zijn echter
wel wat aparte gevallen. Neem bijvoorbeeld een stemspel
met drie spelers, waarbij de drie spelers allemaal één keer hun
stem mogen uitbrengen. Als alle spelers allemaal een andere
kandidaat verkiezen boven de andere spelers zal de uitkomst
leiden tot heel veel Nash-evenwichten. Daarom krijgt één van de
spelers een beslissende stem in het geval van een gelijkspel.
Stel dat de drie stemmers ( X , Y en Z ) kunnen stemmen op
drie kandidaten (x, y en z). We nemen aan dat speler X
kandidaat x verkiest boven y en y boven z, weergegeven als
xyz. Speler Y heeft de voorkeur voor yzx en speler Z prefereert
zxy. Uit deze preferenties komt geen duidelijke kandidaat naar
boven. Dit leidt tot een zogenaamde paradox van Condorcet,
er is geen kandidaat wie in losse verkiezingen tegen één
van zijn tegenkandidaten al die verkiezingen kan winnen.
Stel dat speler X de beslissende stem krijgt. In het geval
van een ‘eerlijke’ verkiezing, waarin iedereen voor zijn
eerste keuze stemt, ongeacht wat de anderen stemmen,
zal X in zijn voordeel zijn. Hij kan nu zijn beslissende stem
gebruiken om zijn zin te krijgen. Het voordeel van deze stem
vervalt echter als er sprake is van strategisch stemmen.
Om dit te zien kijken we eerst naar de keuzes van X. u
N! mei 2016 | 31
u De beste strategie voor X is om op zijn eerste keuze te
stemmen, x, dit zal namelijk in de meeste gevallen leiden tot
zijn beste uitkomst. Gegeven de dominante strategie van speler
X hebben spelers Y en Z nog maar minder strategische keuzes
over. Hun gereduceerde keuzes zijn weergegeven in figuur 1.
Na deze reductie heeft speler Z twee gedomineerde strategieën over (aangegeven met blauw) en speler Y heeft
één gedomineerde strategie over (in het rood). Deze strategieën zijn nooit beter dan andere en soms slechter dan
andere strategieën, ongeacht wat de andere twee spelers
doen. Zo leidt stemmen voor x voor speler Y altijd tot de
ergste uitkomst voor speler Y. Dan houdt hij nog twee strategieën over die niet dominant over elkaar zijn, het resultaat
hangt af van waar speler Z voor kiest. Speler Z heeft echter
één dominante strategie over, namelijk stemmen op z.
Als spelers complete informatie hebben over elkaars voorkeuren kunnen ze de gedomineerde strategieën weg
reduceren. Dan houden ze de keuzematrix in figuur 2
over. Speler Z heeft nog maar één keuze over, speler Y
heeft nog twee keuzes over. Het is duidelijk dat het voor
speler Y het voordeligst is om voor z te stemmen.
Dit strategisch stemmen resulteert in een Nash-evenwicht,
omdat geen van de spelers een beter resultaat kan krijgen door
af te wijken van zijn/haar strategie. Er zijn echter ook andere
Nash-evenwichten in dit spel. De keuze voor x, y of z door alle
spelers is een Nash-evenwicht, want een afwijking van een
enkele speler leidt tot hetzelfde eindresultaat en levert dus
geen verbetering op. Ook de keuze voor x door X , y door Y en
z door Z is een Nash-evenwicht, geen afwijking van één van
de spelers leidt tot een beter resultaat voor hem of haar.
Het opvallende aan dit spel is dat de extra stem die
speler X heeft gekregen uiteindelijk nadelig is voor X:
zijn slechtste uitkomst (z) wordt gekozen als er strate-
Figuur 2. Keuzematrix van spelers Y en Z na tweede reductie. Bron:
Encyclopeadia Brittanica, Inc.
gisch wordt gestemd. Er moet echter wel worden bij
gezegd dat dit niet het geval is voor alle gevallen waarop
de paradox van Condorcet van toepassing is.
En nu?
Inmiddels heeft de speltheorie zijn weg gevonden in vele
vakgebieden en biedt het een vrij stevige basis voor het
beschrijven van menselijk gedrag in spelsituaties. Het zal de
oplettende lezer echter niet ontgaan zijn dat de oplossingen
die gevonden zijn, gebaseerd zijn op de rationaliteit van alle
spelers. Het zal niet als een verrassing komen dat een gemiddeld mens zich echter niet altijd even rationeel gedraagt.
Dit neemt niet weg dat de klassieke theoriën van de speltheorie niet interessant kunnen zijn voor toekomstig onderzoek, integendeel zelfs. In onderzoek naar kunstmatige
intelligentie wordt onder andere gekeken hoe men robots
beslissingen kan laten maken met behulp van speltheoretische theorieën. Kortom, genoeg te doen dus!
—
Door: Ryan van Mastrigt (redactielid Van der Waals)
The good, the bad, and the rational
Stel je stapavond in Mexico is compleet fout gegaan
en je bent op onverklaarbare wijze belandt in een
ware Mexicaanse standoff met twee anderen. Ieder
persoon heeft een revolver met slechts een kogel. Stel
dat iedereen om de beurt schiet en jij bent eerst aan
de beurt. Wat is de beste actie die je kan nemen?
schutter een einde aan je avontuur in Mexico had gemaakt.
neergeschoten, dan is de kans groot dat de overgebleven
kogels meer over voor jou. Als je wel één van de twee had
de tweede schutter de derde neerschieten en heeft hij geen
32 | N! mei 2016
Antwoord: Mis schieten. Door expres mis te schieten vorm
clopeadia Britannica, Inc.
je niet langer een dreiging voor de andere twee. Daardoor zal
Figuur 1. Keuzematrix van spelers Y en Z na eerste reductie. Bron: Ency-
WETENSCHAP
Feit, fabel of fysica?
Wetenschappers proberen sinds het begin der tijden de meest prangende vragen in het
leven te beantwoorden. Ze hebben ons overtuigd dat de aarde rond is, dat neutrino's
massa hebben en dat zwaartekrachtgolven bestaan. Echter blijven er hardnekkige
mythes bestaan over bijvoorbeeld de manier waarop je bad leegstroomt of over de
connectie tussen de evolutie en de tweede wet van de thermodynamica. In dit artikel
worden de meest bekende natuurkundige mythes ontkracht, dan wel bevestigd.
De Chinese Muur is niet te zien vanuit de ruimte
De oorsprong van de zichtbaarheidsmythe ligt bij Robert
Ripley. Deze Amerikaanse striptekenaar presenteerde in
het begin van de 20ste eeuw in zijn Ripley’s Believe It or
Not!-serie tal van rariteiten en onbekende weetjes aan een
miljoenenpubliek, waaronder dit verhaal. Aangezien de
eerste ruimtevaart pas dertig jaar later plaatsvond, was er
niemand die de bewering kon bevestigen of weerleggen.
Niettemin sprak het verhaal wereldwijd tot de verbeelding.
"De taikonaut noemde als enige
tegenvaller van de ruimtevlucht
dat de Muur niet te zien was."
Figuur 1: Het Rayleigh-criterium gevisuliseerd. Bij (a) zijn twee punten
duidelijk te onderscheiden, (b) is op het Rayleigh-criterium en bij (c) zijn
De mate waarin je voorwerpen met het blote oog uit elkaar
kunt houden heet het scheidend vermogen, of de resolutie
van je oog. Er zijn meerdere manieren om vast te stellen of
de afstand tussen twee voorwerpen groot genoeg is om
ze met het blote oog te onderscheiden, de meest voorkomende is het Rayleigh-criterium. Volgens dit criterium
kunnen twee voorwerpen visueel worden onderscheiden
wanneer voldaan wordt aan de volgende vergelijking:
Hierin is θ de hoek in radialen, λ de golflengte van het licht en
D de diameter van de apertuur. De numerieke waarde 1,220 is
gebaseerd op het eerste minimum in het circulaire diffractiepatroon, berekend met een eerste-orde Besselfunctie. Wat we
eigenlijk willen weten is of de hoek waarin de Muur valt binnen
het gezichtsveld van de astronaut groter is dan de diffractiehoek
van het oog van de astronaut. Wanneer het te ver weg en te dun
is, wordt de Muur niet gezien tussen het omringende landschap.
twee punten niet meer oplosbaar. Bron: B.M. Sharma.
Het menselijk oog kan golflengtes waarnemen van ongeveer 400
tot 700 nm. Laten we van de kortste golflengte uitgaan, hierdoor is er minder refractie, wat het uiteindelijk waarschijnlijker
maakt dat we de Chinese Muur zullen zien. De grootte van de
pupil van het menselijk oog varieert, deze is normaal gesproken
niet meer dan een paar millimeter groot. Laten we voor het
gemak aannemen dat deze 1 cm groot is. Ook een grotere pupil
vergroot onze kansen. Wanneer we de getallen bij de Rayleighvergelijking invullen komen we uit op een hoek van 4,9·10 -5 rad.
De astronaut kijkt vanuit zijn ruimteschip op 400 km hoogte,
de gemiddelde hoogte waarop een ruimtestation als ISS
zich bevindt, naar de Chinese Muur die op het dikst 9,1 m
breed is. De hoek in het gezichtsveld van de astronaut is
dan 2,3·10 -5 rad. Dit is kleiner dan de hoek nodig voor onderscheidbaarheid van twee voorwerpen, dus de Chinese
Muur is voor een astronaut in de ruimte niet zichtbaar. u
N! mei 2016 | 33
u In Chinese schoolboeken stond dit verhaal tot 2003 als
feit vermeld. In dat jaar maakte Yang Liwei als eerste Chinees
14 baantjes om de Aarde. De taikonaut noemde als enige
tegenvaller van de ruimtevlucht dat de Muur niet te zien was.
De draairichting van wegstromend water in een
bad is locatie-onafhankelijk
Deze mythe is bekend van televisie en literatuur en
vertelt over de bewering dat water in een afvoerputje
op de verschillende halfronden een andere kant op zou
stromen. Het enige effect dat in het ene halfrond anders
is aan het andere en relevant zou kunnen zijn, is de relatieve draaiing van de aarde, of het corioliseffect. Dit effect
heeft invloed op bewegende voorwerpen in een roterend
stelsel, zoals de aarde. Door de draaiing van de aarde werkt
er een traagheidskracht op een bewegend voorwerp.
De vraag blijft nu of de corioliskracht een merkbare invloed heeft
op de beweging van water in een leegstromend bad. Of rotatie
van belang is in een systeem kan worden vastgesteld met het
dimensieloze Rossby-getal. Dit getal is de verhouding tussen de
inertiaalkrachten en de corioliskrachten. Kwantitatief luidt dit:
Figuur 2: De invloed van het corioliseffect op het ontstaan van grote
atmosferische fenomenen als orkanen. Verschil in snelheid van de aarde
De coriolisparameter is gegeven als
, hierin is de
breedtegraad en de rotatiesnelheid van de aarde, U en L zijn
respectievelijk de karakteristieke snelheids- en lengteschalen van
het fenomeen. Een klein Rossby-getal betekent een systeem
sterk beïnvloed door corioliskrachten, een groot Rossby-getal
duidt een systeem waarin inertiaalkrachten domineren aan.
"De corioliskracht is te klein op
de schaal van een leegstromend
bad om effect te hebben op de
draairichting van het water."
Laten we dit op het afvoerputje toepassen. Een karakteristieke
snelheidsschaal bij het leeglopen van een bad is ca 1 m/s. De
karakteristieke lengteschaal van een vortex is ± 10 -2 tot 10 -1 m,
en de coriolisparameter is op de meest ideale locatie (een van
de polen, vanwege de sinus-term) gelijk aan 2 , wat de waarde
van de coriolisparameter 10 -4 s -1 maakt. Deze waarden samen
maken het Rossby-getal, Ro=(10 -2·10 -4) -1=10 6 >> 1, wat betekent
dat corioliskrachten het systeem vrijwel niet beïnvloeden. Alleen
als het water zeer lang perfect stilstaat in een perfect symmetrisch bad en andere omgevingsinvloeden tot een minimum
zouden zijn beperkt, wat in de praktijk vrijwel onmogelijk is, zou
de corioliskracht een invloed op de draairichting kunnen hebben.
De rotatierichting van het water is dus vrijwel alleen afhankelijk van allerhande toevallige invloeden, zoals de rotatie die
al in het water aanwezig is, de wijze waarop de stop uitge-
34 | N! mei 2016
aan weerskanten van een orkaan buigt noord- of zuiderwind af, wat
resulteert in een werveling van wind. Foto: Erica Christensen.
trokken wordt of door een helling van de bodem rond de
afvoeropening. Deze invloeden zijn alsnog veel groter dan de
corioliskracht die op het systeem werkt. Toeristenlokkers op
de evenaar gebruiken dit juist om natuurkundig slecht onderlegde toeristen te laten geloven dat de draairichting van het
water toch echt anders is aan weerskanten van de evenaar.
De corioliskracht is te klein op de schaal van een leegstromend
bad om effect te hebben op de draairichting van het water.
Soms is zelfs voor atmosferische fenomenen als tornado's de
directe kracht te klein om effect te hebben op de draairichting, laat staan voor de draairichting in iets kleinschaligs als
een bad. Hiermee kunnen we deze mythe ook doorspoelen.
De tweede wet van de thermodynamica
ontkracht de evolutietheorie niet
Aanhangers van het creationisme gebruiken de tweede
wet van de thermodynamica vaak om aan te geven dat
de evolutietheorie onzin is. Deze wet zegt dat in een
gesloten systeem de wanorde, of entropie, slechts kan
toenemen. Hoe kan evolutie er dan voor zorgen dat er
steeds complexere levensvormen op aarde zijn gekomen?
De tweede wet van de thermodynamica heeft vele alledaagse voorbeelden. Zo roest ijzer wanneer het in contact
komt met zuurstof. Een steen valt wanneer je deze optilt en
loslaat en een hete pan koelt af wanneer deze van het vuur
wordt gehaald. Allemaal voorbeelden waarin processen
de tweede wet van de thermodynamica volgen.
Wat is er nu precies verkeerd aan de uitspraak van evolutiecritici? De cruciale aanname die zij maken, is de aarde als
gesloten systeem te zien. Dit is echter niet het geval, en dus
is de tweede wet op alleen de aarde niet toepasbaar. Volgens
de thermodynamica kan een toename in orde worden bereikt
wanneer het systeem energie opneemt. Op aarde is de grootste
leverancier van externe energie de zon. Energie van de zon
wordt op aarde gebruikt om complexe molecuulstructuren en
organismen te vormen. Dit betekent dat de wanorde op en in
onze zon steeds groter wordt doordat het energie afstaat aan
de aarde. Ondanks dat de orde toeneemt op aarde, neemt de
totale wanorde toe en is de tweede wet niet geschonden.
Warm water bevriest in sommige gevallen sneller
dan kouder water.
hebben op het vriespunt; met een hogere concentratie
gassen heeft een vloeistof meer tijd nodig om te bevriezen.
Water dat aanvankelijk warmer is, bevat minder gassen
en heeft daarom minder tijd nodig om te bevriezen.
Ten slotte zijn ook omgevingsinvloeden van belang, zoals
het isolerende effect van aangevroren ijs. Er zijn ook nog
verschillende definities die wetenschappers zouden kunnen
hanteren van het begrip "bevriezen". Is het de fysische definitie van het punt waar het water zijn smeltpunt bereikt,
het punt waar de vloeistof een zichtbare ijslaag vormt of
het punt waar het water een massief blok ijs is geworden?
In hoeverre speelt dus latente warmte mee, de warmte
die nodig is om een faseovergang te bewerkstelligen?
Slimme lezers denken nu al een redenering klaar te hebben
die bewijst dat dit niet mogelijk is. Stel men wil twee dezelfde
hoeveelheden water afkoelen. Als de ene hoeveelheid
bestaat uit water van 25 graden Celcius en er vijf minuten
over doet om gekoeld te worden, dan doet warmer water
er vijf minuten, plus nog wat extra tijd om bij 25 graden
te komen over. Wat kan er mis zijn met dit bewijs?
Wat er mis is, is dat dit bewijs aanneemt dat water slechts met
één eigenschap wordt gekarakteriseerd, namelijk de gemiddelde
temperatuur. Wat als er meer eigenschappen van belang zijn
voor deze karakterisering? De eigenschappen van water zouden
veranderd kunnen zijn wanneer het van een uniforme temperatuur naar een gemiddelde temperatuur is afgekoeld. De temperatuurverdeling kan door meerdere factoren worden beïnvloed.
Figuur 3: links: Grafiek van afkoelen van twee vloeistoffen, waarbij
de warmere vloeistof eerder bevriest dan de koude. Rechts: Erasto
Mpemba, de ontdekker van het Mpemba-effect. Foto: Ben Gurr.
"Energie van de zon wordt op
aarde gebruikt om complexe
molecuulstructuren en
organismen te vormen."
Ten eerste is er meer convectie bij warmere vloeistoffen.
Warmte zal hierdoor beter circuleren en koeling is efficiënter. Echter zal de mate van convectie wanneer de warmere
vloeistof op dezelfde temperatuur komt als waar de koudere
vloeistof mee begon, gelijk zijn. Convectie verklaart dus
niet waarom de warmere vloeistof de koudere inhaalt.
Ten tweede speelt verdamping een rol. Van warmer
water zal meer verdampen, waardoor er een kleiner
volume gekoeld hoeft te worden. Er zijn echter experimenten uitgevoerd waarbij ervoor gezorgd is dat verdamping niet op kon treden, en toch bleef dit effect optreden.
Als dit een factor is, kan het dus niet de enige zijn.
Ten derde is er het effect van verwarmen op opgeloste
gassen. Wanneer water verwarmt kunnen opgeloste
gassen gedeeltelijk worden uitgestoten. Dit zal een effect
Het was de Tanzaniaanse scholier Erasto Mpemba die in
1963 het effect als eerste waarnam bij het bevriezen van
roomijs. Hij besloot er onderzoek naar te verrichten en
publiceerde in 1969 samen met Denis Osborne zijn bevindingen. Sindsdien werd dit effect naar hem vernoemd.
In eerste instantie was men sceptisch over het Mpemba-effect,
omdat ze in strijd leken te zijn met de wetten van thermodynamica. De experimenten waren gelukkig makkelijk te reproduceren, en keer op keer werd het effect bewezen. Voor het
gevoel lijkt het allemaal niet te kloppen. Blijkbaar heeft het
warmere water andere eigenschappen dan het koudere water
waardoor het sneller bevriest. De precieze oorzaak van het
Mpemba-effect is tot op heden nog onbekend. Er zijn een aantal
verklaringen voorgesteld, maar zelfs gecontroleerde experimenten onthullen de werkelijke oorzaak van het effect niet.
Het analyseren van de feiten over deze mythes leert ons met
een kritische blik naar onze omgeving te kijken. Dit geldt niet
alleen voor het ontkrachten van hypotheses, maar ook om eerst
goed na te denken over wat er wél mogelijk kan zijn alvorens
een oordeel te vellen, zoals het verhaal van Mpemba illustreert.
—
Door: Lars van Ruremonde (redactielid Van der Waals)
N! mei 2016 | 35
ADVERTORIAL
Presteren met
extreme fysica
Gert-Jan Both is klaar met zijn bachelor Technische Natuurkunde
aan de TU/e. Een mooie discipline, vindt hij, dus gaat hij verder met de
aansluitmaster. Gert-Jan: “Maar ik ben heel breed geïnteresseerd.
Misschien kan ik uiteindelijk een combinatie maken tussen techniek
en management.” Het oriënteren op de carrière vormt een rode draad,
want sinds de zomer van 2015 is Gert-Jan is sinds de zomer 2015
campus promoter voor ASML.
Gert-Jan: “Een vriend van me werkte als campus promoter
en toen hij ermee stopte, zag hij in mij de geschikte kandidaat om het van hem over te nemen. Het leek me meteen
heel erg leuk. Voor mij is het een mooie kans om me bezig te
houden met ASML en met een heleboel mensen te praten.”
“Extreem”
ASML roept wereldwijd veel bewondering op. Het bedrijf
ontwikkelt lithografiemachines die worden gebruikt
voor de productie van computerchips. De gebruikte
technieken zijn steeds weer grensverleggend.
"De fysica die erachter
zit is heel extreem."
Zo is ASML in staat om met de nieuwste generatie machines,
lijnen en onderdelen te printen van slechts 20 nanometer
klein. Ook Gert-Jan is onder de indruk: “Als campus
promoter mocht ik de cleanroom in, waar je als buitenstaander eigenlijk nooit binnenkomt. Het is immens groot
en de machines waar iedereen aan werkt zijn echt heel
tof. De fysica die erachter zit is heel extreem. ASML levert
precisiewerk van een niveau dat nog nooit bereikt is.”
Aanspreekpunt
Over zijn baan als campus promoter is Gert-Jan heel helder.
Gert-Jan: “Eigenlijk komt het er gewoon op neer dat je een
laagdrempelig aanspreekpunt bent voor studenten. Dat je
36 | N! mei 2016
aanwezig bent en gemakkelijk te benaderen. Zo ben ik te vinden
bij lunchlezingen van ASML of tref je me bij hun Inhouse Dag.
“Het helpt ook dat ik vaak
bij Borrels te vinden ben.”
Veel mensen kennen me al en dan weet iedereen op een
gegeven moment dat ze bij jou terecht kunnen met vragen over
stages, afstuderen en werken bij ASML.” Lachend voegt hij
eraan toe: “Het helpt ook dat ik vaak bij Borrels te vinden ben.”
Informeel en goed georganiseerd
Wie zouden er volgens Gert-Jan eens kennis moeten gaan
maken bij ASML? Gert-Jan: “Als het je mooi lijkt om aan zo’n
bijzondere machine te sleutelen en tot op tien cijfers achter
de komma te werken, dan zou je er zeker op je plek kunnen
zijn! Maar ook wanneer je een passie hebt voor het managen
van processen binnen een hightech setting zou ik er zeker
eens gaan praten. Het is een groot bedrijf en je kunt er heel
veel kanten op. Wat mij opvalt als ik ASML bezoek, is dat het
bedrijf lekker informeel overkomt, maar het allemaal wel heel
goed georganiseerd is. Een fijne combinatie, vind ik zelf!”
Meer weten?
Sta jij weleens met Gert-Jan op een Borrel of volgen
jullie samen college? Hij staat altijd open voor een
praatje, dus spreek hem eens aan! Je kunt hem ook
een mailtje sturen: [email protected].
Voor ingenieurs die vooruit denken
ASML, een succesvolle Nederlandse hightech onderneming, produceert complexe lithografiemachines die chipproducenten inzetten bij de productie van IC’s. De afgelopen
jaren zijn de chips steeds sneller, kleiner, slimmer, energiezuiniger en beter betaalbaar geworden en het onderzoek
van ASML heeft hieraan een belangrijke bijdrage geleverd.
In een tijdsbestek van ruim 30 jaar zijn we van niets uitgegroeid tot een multinational met 70 vestigingen in 16 landen
en met een jaaromzet van 6,3 miljard euro in 2015.
De stuwende kracht achter de technologische doorbraken van
ASML zijn ingenieurs die vooruit denken. De medewerkers
van ASML behoren tot de creatiefste denkers in de natuurkunde, wiskunde, scheikunde, mechatronica, optica, werktuigbouwkunde, elektro, software en informatica. En omdat
ASML jaarlijks ruim een 1 miljard Euro in R&D investeert,
hebben onze mensen de vrijheid en middelen om technologische grenzen te verleggen. Zij werken dagelijks samen
in hechte multidisciplinaire teams waarin men naar elkaar
luistert, van elkaar leert en onderling ideeën uitwisselt.
De ideale omgeving voor groei
Deze rijke variatie in technologie, het ruime R&D-budget en het
gezamenlijke streven naar de ontwikkeling en perfectie van baanbrekende nieuwe technologieën vormen een ideale voedingsbodem voor professionele ontwikkeling en persoonlijke groei.
Gert-Jan Both, campuspromoter voor ASML. Foto: Bart van Overbeeke.
Heb jij een passie voor technologie en wil je deel
uitmaken van een team dat elke dag nieuwe ideeën
uitprobeert en constant op zoek is naar betere, nauwkeurigere en snellere werkmethoden, ga dan naar www.
asml.com/students en stuur ons je sollicitatie toe.
N! mei 2016 | 37
Foto: NMi EuroLoop
CARRIÈRE
Het op één na oudste
beroep van de wereld
In het Rotterdamse havengebied bevinden zich
's werelds grootste en nauwkeurigste faciliteiten voor
het kalibreren van industriële gas- en vloeistofmeters. Over
deze meters worden gas- en olieleveringen afgerekend en zijn
dus de kassa’s van de oliesjeiks en gastransporteurs. De lage olieprijs
en geopolitiek gekissebis hebben de bouw van nieuwe meetstations doen
instorten. De markt bestaat nu uit herkalibraties en klanten vragen om tests
waarvoor de installatie nooit is ontworpen. Jos van der Grinten, Chief Metrologist bij
NMi EuroLoop, balanceert in zijn loopbaan tussen de kunst en de wetenschap van het meten.
38 | N! mei 2016
De wetenschap van het meten
Curriculum Vitae
Jos van der Grinten
Na mijn promotie ben ik metroloog geworden. Metrologie
is de wetenschap van het meten en wordt wel het één-naoudste beroep van de wereld genoemd, gezien het belang
van maten en gewichten voor de handel sinds de oudste
oudheid. Overigens zijn er andere beroepsgroepen zoals
muntmakers, die deze kwalificatie claimen en dat levert
soms een aardige discussie op. Werd de gelijkheid van
gouden munten niet met behulp van een balans bepaald?
Werkzaamheden
2011 - heden:
Chief Metrologist, NMi EuroLoop
2002 - 2011:
Senior Product Manager, NMi Certin
1998 - 2002:
Senior Metroloog, NMi Van Swindenlab.
1996 - 1998
Manager Productcertificatie, NMi Certin
1989 - 1996
Wetenschappelijk medewerker, NMi
1987 - 1989
Wetenschappelijk stafmedewerker,
Dienst van het IJkwezen
1987 - 1987
Wetenschappelijk medewerker, TU/e
1983 - 1987
Promovendus/doctor TU/e
1982 - 1983
Projectingenieur, Laboratorium voor
Grondmechanica, Delft
Monopolies verdwijnen
In november 1987 kwam ik in dienst bij het IJkwezen met het
vooruitzicht dat we over twee maanden gaan privatiseren. Dat
trok me wel, want ik had net een sollicitatiegesprek achter
de rug bij een stoffige ambtelijke organisatie. Dat privatiseren
duurde overigens anderhalf jaar en werd net voor de val van
het toenmalige kabinet door het parlement geloodst. 1 mei
1989: ambtenaar af, nieuwe naam: Nederlands Meetinstituut,
nieuw pensioenfonds, andere arbeidsvoorwaarden en we
kregen trainingen in klantgerichtheid. De klanten bleken
ook van de ene op de andere dag een veel klantgerichtere
instelling te verwachten en dat hielp bij de transitie. Het
grootste voordeel van de privatisering was dat we gemakkelijker konden investeren en dat legde de basis voor groei.
"Dat deed ik met een oude HP85
in HP-basic en het lukte om het
programma in het 64k-geheugen
van de computer te stoppen."
De wetgeving die de privatisering van het IJkwezen mogelijk
maakte, voorziet ook in concurrentie. Taken die tot dan toe door
de overheid werden uitgevoerd, konden vaak efficiënter door
bedrijven worden gedaan. De markt voor meetinstrumenten
verveelvoudigde, dus er was ruimte om te groeien. Bovendien moesten bedrijven die zelf wettelijke meetinstrumenten
keurden, worden geaccrediteerd en dat was een nieuwe
Foto: Jos van der Grinten
In 1982 ben ik afgestudeerd op voortplanting van schokgolven in met water verzadigde poreuze media, zeg maar
grond. Het onderzoek is uitgevoerd in nauwe samenwerking
met het toenmalige Laboratorium voor Grondmechanica
(LGM), thans Deltares. Tijdens een kort dienstverband bij het
LGM schreven we een onderzoeksvoorstel voor tweedegeldstroomfinanciering. Het project werd gehonoreerd en
vier jaar besteedde ik aan de experimentele verificatie van
de gebruikte modellen voor akoestische golven in droge,
met water verzadigde en gedeeltelijk verzadigde poreuze
materialen. Gedurende dit promotieonderzoek werkten vijfentwintig stagiairs en afstudeerders aan deelonderwerpen.
Op het hoogtepunt waren zeven studenten tegelijk met
deelonderwerpen van het onderzoek bezig. Mijn promotie
volgde in december 1987, met promotors Gerrit Vossers en
Arnold Verruijt (TUD), en Rini van Dongen als copromotor.
Geboren:
15 december 1955
Kleineichen,
gemeente Rösrath (D)
Opleidingen
1975 - 1982:
1968 - 1975:
Natuurkundig ingenieur
met onderwijsaantekening, THE
VWO, St. Franciscuscollege, Rotterdam
commerciële activiteit. Als in 2004 de Europese Richtlijn
Meetinstrumenten (2004/22/EC) wordt aangenomen, hebben
we dankzij vele jaren privatisering een voorsprong op andere
testhuizen in Europa. Monopolies verdwenen nu vrijwel helemaal, waardoor we een veel zakelijkere relatie met onze klanten
konden opbouwen. Klanten kiezen ons nu op basis van onze
prestaties en niet omdat ze geen andere keuze hebben.
Welke meetonzekerheid is acceptabel?
Mijn eerste klus bij het IJkwezen betrof het verbeteren van de
primaire m³-standaard voor gasvolumemeting in Dordrecht. De
opdracht was om een gebruikersonafhankelijke bediening van de
installatie te realiseren en de onzekerheidsanalyse van deze standaard te maken. Die gebruikersonafhankelijke bediening realiseerde ik op een oude HP85 tafelcomputer in HP-basic en het
lukte om het programma inclusief de benodigde commentaarregels in het 64k-geheugen van de computer te stoppen. Door
een van de componenten te modificeren verbeterde de herhaalbaarheid met een factor acht. De onzekerheidsanalyse was
een wat lastigere klus. De norm die gebruikt werd, haalde de
begrippen afwijking en onzekerheid door elkaar. Via een collega
die in een internationale werkgroep zat, kreeg ik een concept in
handen van wat later de GUM werd (Guide to the expression of
Uncertainty of Measurement, 1993). Hiermee klaarde ik de onzekerheidsanalyse en de resultaten publiceerde ik op de Flomekoconferentie in Seoel (1993). De beste meetonzekerheid voor
gasvolumemetingen is dan van 0,04% verkleind tot 0,01%. u
N! mei 2016 | 39
In deze twee ballonnen kan 7000 m³ gas worden opgeslagen. Dit voorkomt dat gas in de atmosfeer komt. Met behulp van een compressor
wordt het gas opnieuw gebruikt. Foto: NMi EuroLoop.
u De daaropvolgende klussen omvatten het mathematisch
modelleren van andere kalibratieprocessen en het maken van
de bijbehorende onzekerheidsanalyse. Ondertussen ontwikkelde ik samen met collega’s een training onzekerheidsanalyse van tweeënhalve dag. Deze werd talloze keren gegeven
in binnen- en buitenland, in het Nederlands en het Engels.
Nieuwe onderwerpen dienden zich aan. Meetonzekerheden
beïnvloeden de kans dat je een foutieve beslissing neemt:
Bijvoorbeeld, wat is de kans dat je onterecht een bekeuring
voor te hard rijden krijgt? Klein, namelijk minder dan 0,01%.
Metrologische beslissingen worden meestal met een afbreukrisico van 5% genomen, maar hoe zit dat bij bijvoorbeeld de
rechterlijke macht? Wat is een acceptabel afbreukrisico van
een vonnis? Desgevraagd antwoordt een rechter dat altijd de
mogelijkheid van beroep openstaat als je het niet eens bent met
de uitspraak. Lucia de B. moet dan nog worden vrijgesproken.
"Vaak worden metrologische
beslissingen met een afbreukrisico
van 5% genomen, maar hoe zit dat
bij de rechterlijke macht?"
Deze 42 inch Venturi-buis is een van de grootste instrumenten die tot nu
toe bij EuroLoop zijn gekalibreerd. De klant wil de instrumentconstante
weten als functie van het Reynoldsgetal. Foto: NMi EuroLoop.
Het gebied van meetonzekerheden blijft zich ontwikkelen.
Dankzij de toegenomen rekenkracht van pc’s zijn Monte Carloberekeningen eenvoudig uit te voeren. Een nieuwe collega
Alex van der Spek, een vroegere studiegenoot, heeft voor
de berekeningen een programma geschreven in Visual Basic.
Ik maakte de specificaties voor een Excel-interface en zo
hadden we een krachtig en snel instrument voor het maken
van onzekerheidsanalyses. Omdat in het Monte Carlo-proces
een cumulatieve verdelingsfunctie wordt gegenereerd, is
deze ook meteen te gebruiken voor een statistische toets.
Over dit nieuwe idee schrijven we een tweetal publicaties.
Organisatie en reorganisatie
Eigenlijk is er elke twee jaar wel een grotere of kleinere reorganisatie. Sinds 2009 ben ik lid van de ondernemingsraad en worden
we bij vele trajecten betrokken. In 2012 zijn de werkmaatschappijen operationeel verzelfstandigd, waarbij het personeel van
de holding in de werkmaatschappijen wordt ondergebracht.
Bij dit proces hebben we bedongen dat alle werkmaatschappijen ongeacht de grootte een eigen ondernemingsraad (OR)
kregen. Sinds 2012 ben ik voorzitter van de OR van NMi EuroLoop. Een van de problemen waarmee we te maken kregen,
is dat de door ons gebruikte TNO-arbeidsvoorwaarden ongeschikt waren voor ploegendiensten. De bestuurder en de OR
gemandateerd door de medewerkers, wilden nieuwe arbeidsvoorwaarden ontwikkelen. Anderhalf jaar praten en schrijven
resulteert in een compacte moderne set arbeidsvoorwaarden
van vierentwintig kantjes die voor iedereen begrijpelijk is.
Soms komen klanten met vraagstukken die niet zo voor de hand liggen.
Zo heeft EuroLoop meegewerkt aan een onderzoek naar geluid in
geribbelde pijpen, te zien op deze afbeelding. Foto: NMi EuroLoop.
40 | N! mei 2016
EuroLoop
In verband met de voorgenomen sluiting van twee kalibratiefaciliteiten ontstond voor NMi de mogelijkheid om een nieuwe
kalibratiefaciliteit, EuroLoop geheten, te bouwen op de Vondelingenplaat (naast Pernis). Dit is een gesloten rondpompsysteem,
waarbij de gasdruk variabel is tussen atmosferisch en 60 bar
en een actueel debiet van 30.000 m³/h kan worden bereikt.
Om dit debiet te kunnen halen is een ventilator nodig met een
vermogen van 2,5 MW. Om de temperatuur constant te houden
is er een ammoniakkoelsysteem nodig van 1 MW die weer
verder wordt gekoeld met een watertoren. Deze specificaties
maken EuroLoop tot een van de grootste faciliteiten in de wereld
en de enige waar in een drieploegendienst wordt gewerkt.
In de opstartfase moesten de installaties in de markt worden
gezet en ik kon nu helemaal losgaan met het schrijven van
publicaties en het houden van voordrachten. Als er spullen
nodig waren, kon ik die zonder ruggespraak bestellen. Er waren
geen stroperige procedures. Daar was eenvoudigweg geen
tijd voor. In deze kleine organisatie van vijfendertig man kon
ik me volledig ontplooien. In mijn huidige functie van chief
metrologist ben ik eindverantwoordelijk voor de productkwaliteit en teken ik de certificaten. Voor mijn collega’s ben ik
vraagbaak en voor de organisatie het metrologisch geweten.
"Die vuren een salvo vragen af
waardoor je het idee hebt opnieuw
examen te moeten doen."
Voor elke gasmeter die we kalibreren, wonen er gemiddeld
twee personen de kalibratie bij. Negentig procent van de kalibraties heeft een buitenlandse opdrachtgever. Soms hebben
we hele gezelschappen Russen, Chinezen en Arabieren op
bezoek, compleet met tolken. Die vuren een salvo vragen af
waardoor je het idee hebt opnieuw examen te moeten doen.
Herkalibratie door de olieprijscrisis
Eind 2014 werd de crisis in de olie- en gassector zichtbaar. Veel
nieuwbouwprojecten werden geannuleerd. Het verkoopteam
wordt verdrievoudigd om de herkalibratiemarkt te ontwikkelen,
maar zoiets heeft tijd nodig. Om het belang van herkalibratie te
benadrukken, organiseren we een tweedaagse Recalibration
workshop die door honderd man wordt bijgewoond. Mijn
bijdrage daarin is een presentatie over onze ervaringen met
het herkalibreren van gasmeters. Een sprekend voorbeeld is
een klant die een master-slave -configuratie gebruikt waarvan
beide meters 0,4% verschillen. Bij herkalibratie blijkt tot zijn
schrik de ene meter 0,8% af te wijken en de andere zelfs 1,2%.
Master-slave -configuraties zijn dus geen garantie dat meetsystemen in de tijd stabiel blijven. Het evenement levert veel goede
contacten op, waarvan we er zeker een aantal dit jaar terug gaan
zien. Het is de verwachting dat de olieprijs dit jaar nog laag blijft,
zeker nu de sancties tegen Iran zijn opgeheven. De kans is groot
dat Iranese olie-exporten een impuls geven aan de vernieuwing
van de olie- en gasinstallaties in dat land. Inmiddels zien we dat
Teheran voor de industrie een populaire reisbestemming wordt.
Het belangrijkste ingrediënt
Na 28 jaar in de metrologie werkzaam te zijn, is het werk nog
iedere dag leuk. Het verleggen van de grenzen van onze mogelijkheden is voor mij de charme van dit vak. Het belangrijkste ingrediënt van mijn werk is vertrouwen: vertrouwen van de directe collega’s, vertrouwen in de organisatie, vertrouwen van klanten dat we
ze de juiste nauwkeurigheid bieden en het vertrouwen in mijzelf
dat wat er ook gebeurt, ik altijd weer iets nieuws kan bedenken.
—
Door: Jos van der Grinten (Chief Metrologist, NMi EuroLoop)
Foto: NMi EuroLoop
In 2014 kwam een door Krohne gebouwde kalibratiefaciliteit
voor industriële vloeistofmeters beschikbaar, waarvan het hart
gevormd wordt door twee grote piston provers. Met de installatie kunnen industriële vloeistofmeters gekalibreerd worden
tot een maximaal debiet van 5.000 m³/h. De faciliteit heb ik
eind vorig jaar onder onze ISO 17025-accreditatie gebracht.
Doordat met zowel gas als vloeistof gekalibreerd kan
worden, krijgen we grotere opdrachten. Omdat we bijzondere mogelijkheden hebben, komen klanten met vragen
waar we nog niet eerder aan gedacht hebben. Zo hebben
we meegewerkt aan onderzoeken van klanten naar geluid
in geribbelde pijpen, hebben we afsluiters getest en krijgen
we tegenwoordig veel Venturi-buizen, waarbij de drukval
tussen ingang en keel gemeten moet worden als functie
van de massastroom door de buis. Het grootste instrument
dat we tot nu toe hebben gekalibreerd, betreft een Venturibuis met een inlaatdiameter van 42 inch (1048 mm).
Grote belangstelling voor de herkalibratieworkshop. Gasmeters opnieuw kalibreren voorkomt kostbare meetfouten en is goedkoper dan nieuwe kopen.
N! mei 2016 | 41
De hobby van... Stan Thorez
Dat wij natuurkundigen zo onze eigenaardigheden hebben, is ons natuurlijk al lang bekend.
En dat we allemaal wel eens met een prisma gespeeld hebben of gedroomd hebben over
laserzwaarden zal u ook niet verbazen. In deze rubriek werpen we licht op de hobby van
studenten en medewerkers aan de faculteit Natuurkunde.
Stan (22) studeert sinds september 2015 aan zijn master FLOW. Hiervoor studeerde de uit
Maasmechelen afkomstige in Hasselt, België. Daarnaast steekt hij bijna al zijn vrije uurtjes in
het maken van muziek in een band.
Hoe het allemaal begon
Op een leeftijd van ongeveer acht jaar begon Stan met vrij
algemene muziekles. Na een jaar koos hij zijn instrument
en slagwerk had duidelijk zijn voorkeur. Na zo’n tien jaar
muziekacademie had hij zijn hoofddiploma daarin behaald.
In die jaren heeft hij van alles geleerd over de verschillende
stromingen, maar zijn muzieksmaak ontwikkelde zich meer
naar heavy muziek. Dat paste helaas niet zo goed binnen
de academie. Om zich muziek technisch te blijven ontwikkelen, ging Stan toch door op de muziekacademie, maar hij
zocht tegelijkertijd alternatieven. Een van zijn beste vrienden
speelde destijds gitaar en al snel begonnen de twee samen
te spelen. Na zo’n drie jaar samen spelen, besloten de twee
er meer mensen bij te zoeken en in 2008/2009 werd Stans
eerste Metalcore -band, Everything Burnt Down een feit.
"Hoewel de muziek onder metal
valt, heeft onze muziek een vrij
positief karakter, minder duister
dan gebruikelijk in het genre"
Ze schreven eigen nummers en traden veel op. Op het
hoogtepunt speelden ze zo’n twee keer per maand, veelal
in buurthuizen en kleinere locaties in de buurt, met soms
slechts een man of tien publiek, maar soms aan de andere
kant van het land voor vierhonderd man. Naast de weke-
42 | N! mei 2016
lijkse repetities bij de gitarist thuis en de optredens deden
ze ook mee aan wedstrijden of band battles. In 2011 viel de
band echter uit elkaar, omdat Stan en de rest van de bandleden gingen studeren. Andere studies, andere steden…
Het werd lastig om elkaar nog vaak genoeg te zien om een
band te blijven, maar de vriendschap is gelukkig behouden.
Studie
Vanaf 2011 viel er een gat in Stan z’n muziekcarrière. Hij
had het zo druk met zijn studie dat vrijwel al zijn hobby’s
op een laag pitje kwamen te staan. Wel ging hij in die tijd
terug naar de muziekacademie, waar hij als een zogeheten
‘vrije leerling’ samenspeelde met andere studenten. Diverse
mensen vroegen hem om vaker mee te spelen, maar Stan
hield af omdat hij door zijn eerdere ervaring met een band
wist hoeveel tijd het kost om zoiets te organiseren. Denk
bijvoorbeeld aan het plannen en uitvoeren van repetities.
Nieuwe band
Jeroen, de zanger van de huidige band, bleef echter
aanhouden. Na herhaaldelijk vragen wist Jeroen Stan te
strikken door demo’s te laten beluisteren. Jeroen had met
twee gitaristen aan een album gewerkt. Het was ‘hele
gave muziek’ en Stan was meteen verkocht. Hij maakte
afspraken met de zanger, die tevens de oprichter is van de
huidige band, om samen te gaan jammen. Op dat moment
had de band al een album zo ver af dat Stan er nog niet
op te horen is, maar bij de fotosessies en de presentatie
van het album hoorde hij wel echt bij I, the Current. Nu de
band twee gitaristen en een drummer had, was het nog
zoeken naar een bassist. Die werd uiteindelijk gevonden.
Foto: Credit Foto: Seppe Kuppens
VARIA
Die bassist studeerde weliswaar wat verder weg en had een
meer creatieve achtergrond dan de overige bandleden. Die
kunstzinnige invloed maakte hem juist erg waardevol, bijvoorbeeld door te helpen bij het ontwerpen van een cover.
Verband met natuurkunde
Behalve bij een college over trillingen, merkt Stan weinig
voordeel van zijn gedeelde interesse in fysica en muziek. Wel
scheelt het dat hij en twee van de bandleden, informatici, wat
meer fysisch inzicht hebben. Het helpt een klein beetje bij
de elektronische effecten en bij het opstellen van de instrumenten en boxen bij een optreden zodat de akoestiek van
de ruimte optimaal benut wordt. Zeker bij ruimtes waar geen
versterkingsmogelijkheden zijn, is fysisch inzicht erg handig.
manier opnieuw beginnen gaat, legt het nieuwe album meer
de nadruk op het feit dat het leven niet altijd leuk is. Emoties
als boosheid horen erbij, maar uiteraard moet de overgang
naar het positieve wel weer gemaakt kunnen worden. Na het
eerste album is het tweede album veel sterker een project
dat een compleet plaatje moet maken. Dit uit zich niet alleen
in meer diepgaande muziek, maar ook in het artwork.
"Zeker bij ruimtes waar geen
versterkingsmogelijkheden zijn,
is fysisch inzicht erg handig."
Nieuw album
Momenteel is de band gestopt met optreden, omdat ze druk
zijn met het schrijven en produceren van hun nieuwe album.
Hoewel de zanger het gros van de muziek schrijft, heeft
iedereen zo zijn eigen inbreng. Zo is Stan bijvoorbeeld ook
vaak bij opnames waarin hij zelf niet speelt aanwezig om te
luisteren of alles strak op het ritme gespeeld wordt. Als percussionist is dit uiteraard zijn specialiteit. "Hoewel de muziek onder
metal valt, heeft onze muziek een vrij positief karakter, minder
duister dan gebruikelijk in het genre." Deze hoop speelt door
in nummers als ‘Head up’. Terwijl ‘Seeking’ van het vorige
album over de zoektocht naar geluk en het op een positieve
Naar verwachting is de band nog enkele maanden bezig met
de opnames, maar kan I, The Current in het voorjaar van 2016
alweer optreden. Externen zullen dan de muziek mixen en
Stan is optimistisch over het vinden van een platenlabel.
Voor wie geïnteresseerd is: via Youtube en Facebook is I, The Current prima vindbaar, en ze hopen
binnenkort ook eens in Nederland op te treden.
—
Door: Stan Thorez & Liesbeth Campmans
(redactielid Van der Waals)
Stan achter zijn drumstel. Foto: Cold Hands Photography.
N! mei 2016 | 43
BNN
Hendrik Lorentz
Elke editie van de de N! zal een bekende Nederlandse natuurkundige (BNN’er) worden
gelicht uit de geschiedenis van de wetenschap. Voor de eerste editie van deze rubriek
is er gekozen voor Hendrik Antoon Lorentz. Wij natuurkundigen werken dagelijks met
Lorentzkrachten, Lorentztransformaties, Lorentzverdelingen of de Lorentz-Lorenz-formule
zonder ons te beseffen wie Hendrik Lorentz eigenlijk was en wat hij heeft betekend voor
Nederland en de wetenschap. Wellicht was Hendrik wel de meest BNN'er tot nu toe!
De internationale bekendheid van Lorentz liet echter nog een
aantal jaar op zich wachten. Veertien jaar later won hij samen
met Pieter Zeeman (De BNN’er van de volgende editie) de
Nobelprijs voor de Natuurkunde. Ze onderzochten de invloed
van magnetisme op de kleuren van het licht uitgezonden door
een natriumvlam. Dit fenomeen staat bij ons bekend als het
Zeeman-effect en is een welbekend obstakel dat elke derdejaars natuurkundestudent moet overwinnen in het curriculum. In
1906 werd zijn bekendheid nog groter door zijn elektronentheorie waarin hij elektronen omschreef als “uiterst kleine deeltjes
geladen met elektriciteit die in geweldige aantallen binnen
een ponderabele stof aanwezig zijn, en door welker verdeling
en beweging wij alle elektrische en optische verschijnselen
die niet beperkt zijn tot de vrije ether trachten te verklaren”.
Hendrik Lorentz was meer dan alleen een natuurkundige
grootheid, hij was een vaderfiguur voor Albert Einstein wiens
theorie gebaseerd was op Hendriks aanname ‘de lichtsnelheid is eindig’. Ook was Hendrik een fantastisch diplomaat.
Gedurende de Eerste Wereldoorlog en daarna was Lorentz
de brug tussen de Duitsers en geallieerden op het gebied
44 | N! mei 2016
van wetenschap. Deze partijen waren door de oorlog niet
van plan samen te werken, maar Lorentz wist als een echte
Hollander het poldermodel zeer succesvol toe te passen.
Nu we het toch over polders hebben, is het misschien belangrijk
te noemen dat Hendrik zijn meeste faam behaalde niet door zijn
werk in de wetenschap, maar als projectleider van het droogleggen van de Zuiderzee (1918-1926). In 1916 had een stormvloed namelijk een groot deel van de bevolking geraakt. Zijn
berekeningen bleken achteraf zeer accuraat. In 1928 overleed
Hendrik Lorentz. Zijn begrafenis werd bijgewoond door bekende
namen uit de wetenschap, maar misschien nog wel bijzonderder: er kwamen ruim honderdduizend Nederlanders op af.
—
Door: Aled Meulenbroek (redactielid Van der Waals)
Waar kennen we
Lorentz van?
Foto: Museum Boerhaave
Hendrik werd geboren op 18 juli 1853, en al snel bleek dat hij
een goede leerling was. Zijn cijfers voor exacte vakken waren
uitmuntend, evenals voor talen. Hij rondde de HBS (hogereburgerschool, het huidig atheneum) af, maar dit was niet voldoende
om toegelaten te worden tot de universiteit. In die tijd moest je
namelijk examen doen in een klassieke taal (Grieks of Latijn) om
toegelaten te worden tot de universiteit. Dit lukte hem, en hij
ging studeren in Leiden. Al in 1875 weet hij te promoveren op
basis van zijn proefschrift over "de theorie der terugkaatsing en
breking van licht". Tot 1878 waren natuur-, wis- en sterrenkunde
een gezamenlijk vakgebied. Hendrik Lorentz werd dan ook als
een van de eersten in Europa benoemd tot hoogleraar theoretische natuurkunde aan de Rijksuniversiteit in Leiden, op 24-jarige
leeftijd! Leuk feitje: Deze plek kwam vrij doordat Johannes
Diderik van der Waals een positie in Amsterdam accepteerde.
De lorentzkracht is
de kracht die op een
lading wordt uitgeoefend door een elektromagnetisch veld.
Lorentzcontractie vindt
plaats wanneer twee
objecten ten opzichte van
elkaar in beweging zijn,
ze nemen dan elkaar qua
lengte korter waar dan ze
bij stilstand zouden doen.
Dit is een eigenschap van
de lorentztransformatie.
De Lorentzverdeling of
Lorentziaan is in de kansrekening een verdeling van
een bepaalde klasse van
stochastische variabelen.
Oplossing vorige puzzel
De antwoorden op de vorige puzzel waren:
1. 49,5 jaar met zes edities per jaar: 49·6+3=297 edities.
2. 2010.
3. 49 leden.
4. "Quotes komen zo geforceerd over" door Koen Merkus.
5. Het tweede deel moet nog komen.
6. 6/(1-3/4)=24.
7. 120 uitroeptekens.
8. Marieke Zantema.
9. Oranje: Van der Waals, Groen: VENI, Paars: STOOR.
10. Editie 14 staat er tweemaal op.
11. Editie 4 staat er niet op en editie 15 staat er onherkenbaar op.
12. Bart Klarenaar.
13. Rob Teeuwen.
14. Paul Janssen & Loes van Zijp.
15. Kimberley de Haas.
16. begin 2040.
Helaas is er maar één inzending geweest, met 14 goede
antwoorden. Omdat vorige puzzel en speciale puzzel
voor editie 24 was en er 24 Borrelbonnen te verdienen
waren, mag Freek Schellekens dus 21 Borrelbonnen
ophalen in de Van-der-Waalskamer, gefeliciteerd!
Nieuwe puzzel
Tijdens het Net-Na-de-Caraval-Neppe-NeuzeN-feest vond een
dronken bestuurslid een briefje in de garderobe, waarop stond:
De bestuursleden van e.t.s.v. Thor hebben blijkbaar zijn jas
gebrast! Wil jij ons bestuurslid helpen zijn jas terug te krijgen?
Hij is er zelf namelijk te dronken voor. Het bestuur van Thor
heeft stapeltjes snoepjes verspreid door de stad, zie de plattegrond hiernaast. Help ons dronken bestuurslid door Eindhoven
heen. Begin bij de kroeg en eindig in het Thor-bestuurshok.
Je moet om en om rode en blauwe snoepjes verzamelen.
Kroeg
Stuur een scan of foto van je oplossing vóór
5 juni naar [email protected] en maak kans
op (helaas maar) drie Borrelbonnen!
N! mei 2016 | 45
COLOFON
De N! is een periodiek, uitgebracht door
de Studievereniging voor Technische
Natuurkunde “Johannes Diderik van der
Waals”, STOOR en de alumnivereniging VENI.
Alle drie de organisaties zijn verbonden aan
de faculteit Technische Natuurkunde van
de Technische Universiteit Eindhoven.
Redactie
Hoofdredactie:
Lars van Ruremonde (Van der Waals),
Bart Klarenaar, Roger Bosch en Ferdi van de
Wetering (VENI)
Eindredactie:
Kimberley de Haas (Van der Waals)
Overige redactieleden:
Robin Elich, Terry van Bunder, Lasse
Castenmiller, Aled Meulenbroek, Ryan van
Mastrigt, Valan Llapjani, Gert-Jan Both, Liesbeth
Campmans, (allen Van der Waals) en Korneel
Ridderbeek (STOOR).
5 - 8 mei
Kleine BuEx
Budapest
Are you Hungary
enough?
do 19 mei
Redactieadres:
Redactie N!
SVTN "J.D. van der Waals"
Technische Universiteit Eindhoven
Flux 6.179
Postbus 513
5600 MB Eindhoven
Tel: 040-2474379
E-mail: [email protected]
Hawking Karaoke
Adverteerders:
VanDerLande (pag. 12), ASML (pag. 36),
AME (achterkant)
Ook adverteren? Mail naar [email protected].
Oplage en verschijningsfrequentie
De N! verschijnt vier keer per jaar
in een oplage van 1200 stuks.
ISSN: 2468-3582
wo 11 mei
Verkiezings-ALV
Grafisch ontwerp:
Linda van Zijp, StudioLIN Graphic Design
Coverfoto: Digital Photographer, Tarja Porkkala
di 24 mei
Drukkerij:
Snep
AC Voetbaltoernooi
Deze N! is mede tot stand gekomen dankzij
de faculteit Technische Natuurkunde.
di 7 juni
CommissieinteresseBorrel
Wil je volgend jaar
een commissie doen
bij Van der Waals?
46 | N! mei 2016
ma 23 mei
TATA Steel Excursie
vr 27 mei
Hawking
whiskyproeven
di 7 juni
DEMCON
lunchlezing
vr 17 juni
VENI-BBQ
ma 30 mei
Theomos
levend tafelvoetbal
10 - 12 juni
Sportcie: Hajraa
Buitentoernooi
wo 1 juni
Groot N-feest
De AC organiseert
N to Infinity, met
livemuziek.
kijk voor een actueel overzicht op:
www.vdwaals.nl of
op www.veni.nl
N! mei 2016 | 47
AME
AME is an independent developer and manufacturer of high quality electronic products located in the top technological
region of the world (Brainport Eindhoven). Our goal is to create innovative products that exceed customer expectations. We
accomplish this by integrating product development and manufacturing and keeping a clear focus on the product and its
function. Driven by technology, we strive for the best solution combining the disciplines of electrical, mechanical, software
and industrial engineering. Through creativity, passion, ambition, motivation and a highly educated level of our employees
AME secures its goal of being a profitable company.
Join our teams
Driven to exceed expectations and to excel in creating innovative solutions, our team of experts in continuously looking for future bestin-class colleagues within the technological disciplines of applied physics, electrical, mechanical, software and industrial engineering.
Career
If you are interested in working with a talented, ambitious and experienced team of professionals using the best tools available and
would like to work in a fast growing organization full of career opportunities then you are most welcome to apply for a job or take a look
at our opportunities by visiting our website.
Internships and part-time jobs
AME is the ideal work environment to develop hands-on experience while completing your studies. You will be involved in challenging
real-world projects and work with experts from a multitude of technological disciplines. We invite you to get in touch with us to discuss
any internship and/or job openings.
Applied Micro Electronics “AME” B.V.
Esp 100 | 5633 AA Eindhoven | [email protected] | +31 40 26 46 400
WWW.AME.NU