N 10 juni Majoranadeeltje asbest goud, virussen en fysica Erik Verlinde Ouderdag verstrengelde telefoonboeken warmteopslag in zouten

N°10 juni 2012

Majoranadeeltje | asbest | goud, virussen en fysica | Erik Verlinde | Ouderdag | verstrengelde telefoonboeken | warmteopslag in zouten 1 | N! juni 2012

NEW GENERATION Risk is the possibility that an undesirable event will occur The demand for skilled actuarial professionals is still growing. Actuaries are the leading professionals in finding ways to manage risk and managing risk requires knowledge of several disciplines. Understanding how businesses operate, how legislation may impact and how financial economics can affect values are all vital skills for an actuary.

EXECUTIVE MASTER OF ACTUARIAL SCIENCE

E M A S

Distinguish yourself from other risk professionals 2 State-of-the-art training towards full actuarial qualification (actuary AG) 2 Developed in collaboration between the Dutch Actuarial Institute (AI) and TiasNimbas Business School 2 Shortest route becoming actuary AG (AAG) after completing BSc 2 Lecturers and tutorials are mixed with case-based learning 2 4 to 5-semester, part-time programme in English 2 Central training location in Utrecht 2 International recognition 2 Directly applicable in your working environment 2 Exchange of experience and ideas amongst fellow students 2 A major contribution to your network

More information can be obtained from the websites of the two partner organisations, the Dutch Actuarial Institute (www.ag-ai.nl) and TiasNimbas Business School (www.TiasNimbas.edu).

Innovative Solutions START WITH THALES Op het gebied van veiligheid is Thales één van de meest innovatieve bedrijven ter wereld. We bieden alle krijgsmachtonderdelen en civiele hulpdiensten de middelen om hun taken optimaal te kunnen uitvoeren. Onze producten kunnen overal ter wereld worden ingezet op vrijwel ieder type platform: te land, ter zee en in de lucht. www.thalesgroup.com/nl

N! juni 2012 | 3

redactioneel

Inhoud

Iedereen is wel bang voor iets en meestal schuilen deze angsten in het onbekende, het illustere. Een natuurkundige gaat juist nieuwsgierig op zoek naar deze onbekende zaken van het universum. Gelukkig blijft er nog wel genoeg tijd over om eens hard te lachen om de angsten van sommige lieden op deze aardbol. Vooral als het gaat om onschuldige natuurkundige fenomenen, zoals die je kan lezen op pagina 10. Daar lees je ook over tips die je kan geven als je iemand tegenkomt met dergelijke angsten.

10

Waar Eindhovense natuurkundigen stiekem wel een beetje bang voor zijn is het nieuwe gebouw dat in aankomst is. Als het gaat om het onbekende rondom onze eigen toekomst zijn we opeens wat minder zelfverzekerd. Is er wel genoeg geld? Krijgen we wel een echte borrelruimte? Wordt het nieuwe gebouw wel zo functioneel als het vertrouwde N-Laag? In de allereerste column van de N! schrijft Bram van Gessel over een nieuwe angst: krijgt het gebouw wel een geschikte naam? Lees dit kritisch geschreven stukje snel op pagina 17 en onderneem snel actie tegen je eigen angsten! In elke N! laten we wel een Eindhovense natuurkundig ingenieur aan het woord om over zijn of haar carriere te spreken. Deze keer komt een echte natuurkunde lerares aan het woord. Op pagina 13 vertel Renee Verkuijlen over haar maatschappelijk relevante werk op het Fontys. Dit betekent niet alleen voor de klas staan, maar vooral ook de samenwerking met het bedrijfsleven zoeken zodat de opleidingen aan blijven sluiten op de huidige techniek en behoeften. Zo geeft ze onder andere een speciaal lectoraat over dunne film technologie en functionele materialen, waarbij ze samenwerkt met bijvoorbeeld Philips, OTB, Holst Centre en ook de TU/e. Uiteraard blijven natuurkundigen ook gewoon stug door gaan met waar ze goed in zijn: het verder uitpluizen van het universum om ons heen. Op pagina 18 lees over het gecombineerde werk van de TU/e en TU Delft waar ze het bijna mythische majorana deeltje eindelijk gevonden hebben en op pagina 24 lees je over het nieuwe onderzoek van Erik Verlinde naar de zwaartekracht. Maar er is ook genoeg van puur Eindhovense bodem: het veelbelovende promotiewerk van Pim Donkers naar de opslag van warmte in zouten en het interessante afstudeerwerk van Remi Kusters die virussen invangt in gouddeeltjes. Deze N! biedt jou dus weer genoeg leesplezier! — Door: Matthijs Cox (Hoofdredactie N!, VENI) 4 | N! juni 2012

16 6

Nieuws

8

STOOR

10

De 10

13

carrière

16

Ouderdag 2012

17

Het hoe en waarom van het enquêteren van vakken

Minst fysisch onderbouwde angsten

Een Lectoraat aan de Fontys Hogescholen: de loopbaan van Renee Verkuijlen

Column

Waken voor een goede naam

18

24

40

32 18

De leidende draad van het Majorana-onderzoek

31

22

Fotopagina

32

24

Een nieuwe kijk op een eeuwenoude natuurwet

35

Liften naar Hamburg

27

Het ideale ingrediënt voor brandveilig wonen

36

Goud, virussen en fysica

Notulen Veni-ALV

40

mythbusters

42

Agenda

28

Batavierenrace en Liften naar Hamburg

28 februari 2012

30

Meet Sheldon Cooper

Quotes & Puzzel Warmteopslag in zouten

Promotie Pim Donkers

Afstuderen Remy Kusters

Wetenschappelijk entertainment

N! juni 2012 | 5

Foto: Bart van Overbeeke

N!euws Tijdelijke huisvesting De Van-der-Waalskamer is gehuisvest in Cascade, kamer 4.12. Om de kamer te bereiken, neem je de lift vanaf de eerste verdieping van Cascade. Eenmaal uit de lift sla je linksaf de gang in aan je rechterhand. Loop door de technische ruimte en neem de tweede deur links. Sla rechtsaf en loop door de deur. Bestemming bereikt. De Borrel van Van der Waals wordt ook gehuisvest in Cascade, maar dan op de eerste verdieping op de plek waar vroeger ‘’t Ei’ was. Gezien de opgelopen vertraging van de verbouwing aan het gebouw, is nog niet bekend wanneer de bel voor ’t eerst weer zal klinken.

LAATSTE BORREL Na een aantal keer uitgesteld te zijn was er op 26 april geen ontkamen meer aan: de aller-allerlaatste Borrel in de ‘Salon’ was een feit. Van 4 tot – voor deze ene keer - 10 uur werd er gedronken, gezongen en bij de ingehuurde frietkraam gegeten. Te zien aan de lege koelkasten is er waardig afscheid genomen van de ‘Salon’ en voor velen was het drinken van het laatste biertje na de sluiting van de bar dan ook een emotionele gebeurtenis. Hopelijk kan er in de nieuwe Borrelruimte in Cascade snel weer zoals vanouds geBorreld worden.

Majoranadeeltje Vakgroep Photonics and Semiconductor Nanophysics heeft samen met wetenschappers van het Kavli instituut van de TU Delft en de Stichting FOM een artikel in Science gepubliceerd over de detectering van een Majorana-deeltje. Onder leiding van prof. dr.ir. Erik Bakkers is een nanodraad geproduceerd die essentieel was in het onderzoek naar het bijzondere deeltje. Lees meer over dit onderzoek en de rol van het Eindhovense nanodraadje op pagina 18.

6 | N! juni 2012

Nieuwe directeur bedrijfsvoering Ir. Alfons Bruekers volgt per 1 juli a.s. Tiny Verbruggen op als directeur bedrijfsvoering van de faculteit Technische Natuurkunde. Hij zal deze baan combineren met zijn huidige aanstelling als directeur bedrijfsvoering bij de faculteit Werktuigbouwkunde. Alfons Bruekers krijgt met zijn aanstelling enkele flinke dossiers op zijn bordje: de tijdelijke huisvesting, de nieuwbouw en de financiële problemen van de faculteit. Naast de dagelijkse werkzaamheden aan de faculteit Werktuigbouwkunde mag zijn nieuwe functie geen verdubbeling van zijn taken betekenen. Om de hoeveelheid werk behapbaar te houden, zal Bruekers ondersteuning krijgen. Hierover vindt momenteel nog gedachtenvorming plaats. Namens de N!-redactie: veel succes met je nieuwe functie! Tiny Verbruggen is per 1 juni aangesteld als hoofd van het bureau Arbo, Milieu, Veiligheid en Stralingsbescherming (AMVS). Hij moest zijn functie als directeur bedrijfsvoering om gezondheidsredenen neerleggen.

KANDI'S Tijdens de Verkiezings-ALV van 22 mei jl. hebben de leden van SVTN “J.D. van der Waals” een nieuw bestuur voor volgend college jaar verkozen. Na het huidige interimjaar zijn er weer vijf studenten bereid gevonden om zich een jaar lang voor de vereniging in te zetten als bestuurslid. De taakverdeling is als volgt: Koen Merkus Voorzitter Maarten Sebregts Secretaris en Commissaris Externe Betrekkingen Ruud Smedts Penningmeester Guus Vermijs Commissaris Externe Betrekkingen en Hoofdredacteur N! Peter de Vrieze Borrelpenningmeester en Commissaris Buitenlandse Excursie In de volgende N! zullen zij zichzelf nader voorstellen. De Wisselings-ALV vindt plaats op 11 september.

Fusion master van start GESLAAGD! Na twee jaar als mastertrack van de master Applied Physics te hebben bestaan, gaat Science and Technology of Nuclear Fusion in september als zelfstandige master van start. Deze unieke master wordt aangeboden door de faculteiten Werktuigbouwkunde, Electrical Engineering en Technische Natuurkunde. Opleidingen in kernfusie worden slechts op drie plaatsen in Europa aangeboden, de Technische Universiteit Eindhoven is de enige die in de Benelux onderwijs op dit gebied verzorgt. Tevens is de TU/e coördinator van het Europese netwerk Fusenet, dat ten doel heeft om het onderwijs op fusiegebied in Europa te harmoniseren. Niek Lopes Cardozo, vakgroepleider van FUSION en de kartrekker van het onderwijsprogramma, verwacht een jaarlijkse instroom van minimaal twintig studenten bestaande uit zowel binnen- als buitenlandse studenten.

Presentatie definitief ontwerp Op donderdag 26 april is het definitief ontwerp van Project 2, de nieuwe huisvesting van de faculteiten Technische Natuurkunde en Electrical Engineering, gepresenteerd aan de beide faculteiten. Deze presentatie vond plaats in de vorm van een maquette, mooie plaatjes en vooral heel veel mooie woorden. Deze mooie woorden werden onder meer uitgesproken door Jo van Ham (CvB), Veronique Marks (Dienst Huisvesting) en Gerrit Kroesen (vice-decaan TN). Hieronder een van de mooie plaatjes van het nieuwe gebouw. Met de komst van het definitief ontwerp eindigt de periode van discussie over het gebouw.

De volgende studenten ontvingen op 6 juni hun masterdiploma Applied Physics: Rogier van den Bos, Arno van den Brink, Gerwin Dijk, Hans Goverde, Jesper Janssen, Jan van Kemenade en Guido Lejeune. De volgende studenten ontvingen op 6 juni hun bachelordiploma Technische Natuurkunde: Gitta Buskermolen, Anne van Gorkom, Mark van der Heijden, Mark Herps, Koen op 't Hoog, Erik Saaltink en Kevin Verhaegh.

Bachelor OER goedgekeurd De universiteitsraad (UR) heeft op 23 april ingestemd met het Onderwijs- en Examenreglement (OER) van het nieuwe Bachelor College. Aan deze instemming ging een lang debat vooraf en de instemming was niet unaniem. De punten waar de UR vooral moeite mee had zijn terug te voeren op de ‘inschrijven is meedoen is halen’-ideologie van het nieuwe onderwijssysteem. Het idee is dat wanneer studenten zich inschrijven voor een vak, ze ook automatisch meedoen aan alle tussentoetsen, huiswerkopgaven en aan het tentamen. Men verwacht dat hier een rendementverhogende werking vanuit gaat. Derhalve staat in de OER dat tussentoetsen en andere nieteindtoetsen niet herkanst kunnen worden. Tevens mogen studenten het tentamen niet herkansen als ze niet verschijnen, ze moeten dan het vak opnieuw volgen. Deze twee laatste punten zijn in de ogen van de studentenfracties van de UR onnodig hinderend voor de studenten. Desalniettemin kan met de goedkeuring de implementatie van het Bachelor College doorgaan. Over een jaar wordt de OER geëvalueerd.

N! juni 2012 | 7

STOOR

Het hoe en waarom van het enquêteren van vakken Het enquêteren van vakken is een belangrijk instrument om terugkoppeling te krijgen van studenten over het onderwijs dat zij gevolgd hebben. Dit geldt niet alleen voor de docent of het docententeam, maar ook voor de faculteit als geheel. Op basis van de resultaten van enquetês worden er regelmatig kleine maar ook zelfs grote aanpassingen gedaan in de vakinhoud of de manier waarop het onderwijs verzorgd wordt. Om statistisch betrouwbare resultaten te krijgen is het van belang om grote respons te hebben.

Enquêtes van bachelorvakken Ieder jaar wordt er een lijst van vakken opgesteld om geënquêteerd te worden. De bedoeling van de faculteit is om in de loop van drie jaar alle vakken van de bacheloropleiding minstens één keer te enquêteren. In geval van bijzondere omstandigheden worden vakken extra geënquêteerd, zoals bijvoorbeeld bij een nieuwe docent voor een bestaand vak of bij ingrijpende veranderingen in een vak. De enquêtes worden elektronisch afgenomen na afloop van een tentamenperiode. De resultaten ervan worden door ondergetekende nabesproken met de docent. In het verslag van dit gesprek worden nadrukkelijk actiepunten opgenomen. Dit verslag wordt aan de Opleidingscommissie van de faculteit gezonden. Naar aanleiding van de bespreking in de Opleidingscommissie kunnen nog extra opmerkingen gemaakt worden die aan de docent doorgegeven kunnen worden. Wanneer een docent grote veranderingen wil aanbrengen in een vak of in de manier waarop het gegeven wordt, wordt de docent in het algemeen uitgenodigd door de Opleidingscommissie voor toelichting. Dit gebeurt ook als er grote problemen met een vak zijn, geconstateerd op basis van enquête.

Enquêtes van mastervakken Voor de vakken van de master Applied Physics geldt dezelfde procedure als voor de bachelorvakken. Aangezien er veel verschillende tentamenvormen zijn in de master worden de enquêtes voor het onderwijsge-

8 | N! juni 2012

deelte apart verstuurd van het tentamengedeelte. Voor vakken waarin tentamens mondeling worden gehouden of met een scriptie worden de resultaten van de tentamenenquêtes een jaar opgespaard om een zo groot mogelijke respons op te bouwen.

Respons Voor de enquêtes van bachelorvakken hebben we in de faculteit meestal een redelijke respons, dat wil zeggen ruim 50%. Graag zouden we dit nog hoger hebben. Vooral

"Een totaaloverzicht van enquêtes, besprekingen en actiepunten is belangrijk in de kwaliteitszorg van de faculteit." voor de vakken die in de juni/juli periode getentamineerd worden is het moeilijk om een hoge respons te krijgen. Dit is natuurlijk begrijpelijk door de aansluitende vakantieperiode. Maar toch, omdat we het belangrijk vinden om een goede respons te hebben, vragen we nadrukkelijk om ook voor deze tentamenperiode de enquêtes in te vullen. Voor de keuzevakken van de master is een statistisch gezien

goede respons vaak moeilijk omdat er voor vele keuzevakken slechts een beperkte groep studenten is. In deze gevallen zijn de antwoorden op de open vragen vaak toch heel nuttig voor de docent. In veel gevallen zijn deze antwoorden inhoudelijk gezien zeer opbouwend.

Kwaliteitszorg Bij elkaar genomen over een langere periode is een totaal overzicht van enquêtes, besprekingen en actiepunten een belangrijk document in de kwaliteitszorg van de faculteit. Natuurlijk is dit niet het enige. Enquêteresultaten moeten altijd aangevuld worden met tentamenresultaten, voortgangscijfers en resultaten uit overlegraden als de P-, PP-, en M-studieraden. Deze kwaliteitszorg moet de faculteit leveren in het kader van accreditatie en visitatie van de opleidingen die met een frequentie van vijf jaar uitgevoerd worden.

Voorbeelden van actiepunten Enkele concrete voorbeelden van actiepunten naar aanleiding van de enquêtes uit het collegejaar 2010-2011 zijn hieronder weergegeven: Gecondenseerde materie Aanpassing studiemateriaal en collegeslides. Quantumfysica 1 Introductie nieuwe werkvormen. Numeriek methoden Aanpassing programmering practicummiddagen en toevoeging tentamenoefeningen.

Nieuwe medewerkers bij STOOR De afgelopen maand heeft STOOR afscheid moeten nemen van twee vertrouwde gezichten: Anneke Kruyen en Barry van Ham zijn gestopt als medewerkers van STOOR. Gelukkig hebben we in hun plaats twee nieuwe medewerkers mogen begroeten om hun leegte op te vullen. Robert Hommes en Joris Scheers zijn inmiddels namelijk als versterkingen binnen gehaald! Robert stelt zich even voor: Mijn naam is Robert Hommes en ik ben tweedejaars natuurkundestudent. Ik kom oorspronkelijk uit Sleeuwijk, maar woon sinds mijn studie in de Noord-Brabantse wereldstad Eindhoven. Ik zit bij de studentenijshockeyvereniging Icehawks en ben actief lid bij Van der Waals. Als medewerker van STOOR hoor ik graag jouw ideeën over het onderwijs hier op de TU/e. Dus schroom niet en storm in de pauze het STOORhok binnen en laat je horen! Of stuur een mailtje als je de wereld wilt verbeteren vanuit je luie stoel natuurlijk! En maak het studeren voor jou en alle andere studenten, waaronder mezelf natuurlijk, net een stukje makkelijker. Joris zal zich in de volgende N! voorstellen!

Like STOOR op Facebook!

Computers in fysische experimenten Aanpassing handleiding, afstemming instructieaanpak onderling, uitbreiding college-uren.

Sinds kort is STOOR ook op Facebook te vinden. Door STOOR te 'liken' blijf je automatisch op de hoogte van al het nieuws en alle activiteiten op onderwijsgebied! Wacht daarom niet langer en zorg dat de je die like knop aanklikt en je blijft altijd up-to-date!

FTV Aanpassing college en dictaat mbt wiskundige afleidingen.

Nieuwe locaties onderwijs

Thermische fysica 1 Toevoeging van demo’s, aanpassing van volgorde stof.

Naast STOOR zijn ook een hoop andere onderwijsdiensten en -personen van locatie gewisseld. Voor het overzicht zijn deze hieronder weergegeven:

Aanbevelingen Tot slot volgen enkele aanbevelingen om de kwaliteit van het enquêteren van vakken goed te bewaken. Hiervoor is het noodzakelijk om de respons hoog te houden. Iedereen wordt dan ook verzocht om de enquête zorgvuldig te beantwoorden als er een verzoek via de mail komt. De vragen zijn door de elektronische wijze van enquêteren snel en gemakkelijk te beantwoorden. Het kost niet veel tijd! En dan, ook open opmerking zijn welkom! Probeer in dit geval de zaak kort en doeltreffend te formuleren, dan kost het ook niet veel tijd om te antwoorden. — Door: Sonja Feiner (studieadviseur)

Onderwijsadministratie: TNO 3.253 Sonja Feiner: TNO 3.249 André Duif: TNO 3.247 Ton van Leeuwen: TNO 3.251

STOOR Waar: TNO 2.231 Wanneer: In de pauze Email: [email protected] Wie: Maarten van Drunen Ruud Smedts Robert Hommes Joris Scheers

N! juni 2012 | 9

De 10 minst fysisch onderbouwde angsten

Het is altijd lachen geblazen als mensen iets geloven wat overduidelijk onzin is. De gemiddelde natuurkundige verkneukelt zich immers al bij de geringste aanwijzing dat andere stervelingen bang zijn voor onschuldige natuurlijke fenomenen of apparaten. In het kader van de zelfverheerlijking: een top tien van minst fysisch onderbouwde angsten. In willekeurige volgorde.

Vliegen Het is algemeen bekend dat veel mensen met vliegangst leven. Ergens is dat ook wel te begrijpen: het is voor een mens onnatuurlijk om te vliegen. Maar ja, het is ook onnatuurlijk om met 120 – ik bedoel – 130 kilometer per uur over de snelweg te rijden. Dus wat dat betreft zijn mensen met vliegangst gewoon een stel hypocriete egotrippers. Of zou de angst veroorzaakt worden door een traumatische jeugdervaring? Bijvoorbeeld toen de betreffende personen als klein kind door hun ouders de meest gore Olvarit ® babysmurrie door hun strot geduwd kregen onder een opwekkend ‘kijk, daar komt het vliegtuigje!’. We zullen het nooit weten. Hoe dan ook, de angst kan volledig worden weggenomen met wat natuurkundige achtergrondkennis. Echter is deze fysische aanpak nog redelijk ingewikkeld. Transportfysica is immers niet zomaar uit te leggen aan de gemiddelde persoon met vliegangst. Een andere manier om er tegenaan te kijken is dat vliegen ‘veel veiliger’ is dan welke andere vorm van transport dan ook. Maar als je niet begrijpt waarom het veel veiliger is, dan heb je als bangerik eigenlijk niets aan de voorgaande opmerking. Dat klinkt een beetje als: “Ja, loop maar dat donkere steegje in. Hoezo wil je niet? We kunnen aantonen dat deze stad de veiligste stad van

10 | N! juni 2012

het land is en dat er relatief zeer weinig delicten plaatsvinden in donkere steegjes op dit tijdstip van de nacht.” Dat helpt dus niet. Misschien is het toch gewoon handig om op te letten bij de natuurkundeles. Kun je daarna lekker je geld uit je zak laten kloppen door de vliegmaatschappijen. Aanbevolen actie om van de angst af te komen: een cursus Fysica van Transportverschijnselen volgen.

Bliksem Dit is echt een klassiekertje onder de bangeriken. Bliksem is voor velen een van de meest angstaanjagende natuurverschijnselen op aarde. Flits… Even wachten… Nog even wachten… BOEM! Je weet dat –ie komt, maar toch loopt de dunne zo door je broek heen. Ik weet dat ik hier een gevoelige snaar raak en dat een aanzienlijk deel van onze lezers stiekem zelf ook een beetje bang is voor het onweer. Maar het moet gezegd worden: dat is een beetje dom. Hoezo? Bliksem is toch heel gevaarlijk? Ik raad ook niemand aan om zijn vinger in een bliksem te steken. Daarnaast hebben we allemaal van onze mama’s geleerd dat we niet onder een boom moeten gaan schuilen tijdens een onweersbui. Het sleutelwoord is relativeren. In Nederland is de kans om door de

Foto: iStockphoto.com/RapidEye

varia

bliksem geraakt te worden ongeveer een op twee miljoen. Dat maakt de kans om gedurende je leven (à tachtig jaar) geraakt te worden een op vijfentwintigduizend. Voor het verkeer geldt grofweg een kans van een op twintigduizend per jaar of een op tweehonderdvijftig tijdens je leven om om te komen. Dat is een factor honderd groter. Laten we maar van geluk spreken dat het verkeer niet eenzelfde angstreactie oproept als dat onweer doet. Anders zou het wel heel erg stinken op straat. Aanbevolen actie om van de angst af te komen: doorbladeren van het hoofdstuk ‘breuken’ van de rekenmethode van groep vijf van een willekeurige basisschool.

Bestraald eten Bijna alle voedselproducten worden tegenwoordig voordat ze de fabriek uitrollen getrakteerd op een portie ioniserende straling. Dat is fijn, want alle kleine beestjes die in het eten zitten houden niet van deze straling en gaan dus dood. Op deze manier is het product langer te bewaren. Een mooie vinding dus. Wat is het probleem? Mensen vinden straling eng. Straling. [stra-liŋ]. Want zoals we allemaal weten veroorzaakt straling kanker en afgrijselijke mutaties. Daar kom ik zo nog op terug, want deze vorm van energie scoort heel erg goed onder de bangeriken. Eigenlijk is het heel begrijpelijk dat je op het eerste gezicht bang bent voor bestraald voedsel. Je moet aardig wat kennis hebben om ook echt te snappen dat een Albert Heijn stoommaaltijd met verse vis en broccoli niet zelf een stralingsbron vormt. Eerlijk gezegd heb ik ook even na moeten kijken waarom er geen radioactieve isotopen gevormd worden in dit regime. Maar zelfs zonder de natuurkundekennis die je vertelt dat het eten zelf niet radioactief wordt (ook al zou een glowin-the-dark-variant van sommige voedselproducten heel handig zijn), zou je je moeten kunnen bedenken dat het niet schadelijk is. De uiterst naïeve groepering stralingsfoben gelooft immers niet dat het onschadelijk is, maar gelooft wel in een gigantische complottheorie waarin de overheid, voedselproducenten en wetenschappers samenzweren om de bevolking op kille wijze uit te moorden. Geniaal. Ik zou zeggen: ga maar lekker je eigen ‘biologische’ voedsel verbouwen in je moestuintje naast de A2. Is veel gezonder. Aanbevolen actie om van de angst af te komen: het nuttigen van zelfgekweekte paddenstoelen.

Mobiele telefoons Het lijkt onderhand wel een traditie te worden. Zodra een mobiele provider van plan is om een GSM-mast neer te zetten - of nog erger: een UMTS-mast (nooooo!), of een LTE-mast (oh my god!) – gaan we massaal met de hele buurt protesteren. Is lekker verbroederend in deze tijd van sociaal isolement. Mensen zijn niet alleen bang voor de zendmasten, maar ook voor de telefoontjes zelf. Is die angst terecht? Simpele sommetjes over energiedichtheden in elektromagnetische velden laten al snel zien dat opwarming van weefsel niet aan

de orde is. Sterker nog, de opwarming van weefsel doordat de telefoon zelf warm wordt is zeer waarschijnlijk veel hoger. Maar desondanks buitelen allerlei onderzoeken over elkaar heen: wel schadelijk, niet schadelijk, wel, niet, wel, niet, etc. Misschien dat we over twintig jaar weten hoe het zit. Leuke anekdote om deze angst mee af te sluiten: een provider plaatst een zendmast op een flatgebouw. Direct na plaatsing krijgt de felste tegenstander onder de bewoners van dat flatgebouw spontaan hoofdpijn. Binnen een week hebben tien anderen ook hoofdpijn. De bewonerscommissie heeft toen bevolen dat ding te verwijderen. Toen bleek dat de gloednieuwe zendmast nog niet eens was aangesloten en dus nog niet actief was. Hoe verklaren we die hoofdpijn dan? Van te hard nadenken zal het ook wel niet zijn ontstaan… Aanbevolen actie om van de angst af te komen: voorlopig de angst negeren en over twintig jaar nog eens checken wat de wetenschap van dit soort straling vindt.

Elektriciteit Elektrofobie bestaat echt, ik lieg niet. Dit zullen de mensen zijn die een beetje getraumatiseerd zijn omdat hun tong ooit begon te tintelen toen ze aan een batterij likten. Om bang te zijn voor misschien wel de grootste menselijke uitvinding ooit, moet je wel een kolossaal bord voor je kop hebben. Meer woorden heb ik hier niet voor. Ik weet gewoon niet wat ik hier verder nog van moet zeggen. Natuurlijk heb ik nog wel een advies voor al die mensen die met deze angst moeten leven: gewoon alleen spulletjes gebruiken met het KEMA-keurmerk. Het liefst dubbel geïsoleerd, te herkennen aan het stickertje met de twee gesloten concentrische vierkantjes. Aanbevolen actie om van de angst af te komen: lekker emigreren naar een Amishgemeenschap.

Nucleaire [vul hier iets in] De angst voor kernwapens en radioactief afval is uiteraard gegrond, maar daar gaat het hier niet om. Het gaat hier om de bangeriken die zo weinig verstand van – van wat niet eigenlijk? – hebben, dat ze spontaan beginnen te beven als ze het woord nucleus horen. Dit zijn de gasten die massaal de activisten staan aan te moedigen die treinen met radioactief afval ‘tegenhouden’. Nee, dat afval kan beter niet naar een bunker toe. Laat die trein maar lekker stilstaan in een bosrijk natuurgebied. Dat vergroot tenminste de kans dat er nog nieuwe diersoorten ontdekt worden. Eigenlijk is om van deze angst te genezen geen natuurkundekennis nodig. Immers, men moet gewoon leren wat dat vieze woord betekent. Een keertje in een ziekenhuis gaan kijken waar ze mensen met (echt enge) ziekten behandelen met behulp van nucleaire MRI kan ook geen kwaad. Aanbevolen actie om van de angst af te komen: een woordenboek kopen. 

N! juni 2012 | 11

Kosmische straling en zwarte gaten  Dit is onmiskenbaar het terrein van de parawetenschappers. Zo’n gevalletje aluminiumhoedje om je gedachten te beschermen tegen buitenaardse invloeden. Dit zijn van die mensen die wel snappen dat je met een geleider elektromagnetische velden af kunt schermen, maar niet snappen dat je die moet aarden. En al helemaal niet snappen dat er geen aliens zijn die onze gedachten willen manipuleren. Waar gaat het om? Aan de ene kant zijn er mensen die bang zijn voor de kosmische straling die de aarde bereikt. Dat is echter vreemd, omdat we zeker weten dat de aarde altijd al blootgesteld is aan deze stralingsvorm. Aangezien we hier nog steeds rondlopen, is het mij een raadsel waarom het nu opeens schadelijk zou moeten zijn. Hiernaast zijn er de mensen die ooit van de term ‘zwart gat’ hebben gehoord en claimen dat het LHC-experiment van CERN dergelijke zwarte gaten kan produceren. Dat zou uiteraard het einde van de aarde (en ons zonnestelsel) betekenen, omdat dan alles om ons heen een flinke compressie zou ondergaan. Goed verhaal voor in de kroeg, maar zoals te verwachten is het grote onzin. In het universum vinden namelijk meer dan tien miljoen hoogenergetische LHC-achtige botsingen per seconde plaats. De aarde is in haar bestaan al miljoenen keren getuige geweest van dergelijke botsingen die plaatsvonden in haar atmosfeer. Tot nu toe zijn we nog steeds niet gecomprimeerd, maar ik houd jullie uiteraard op de hoogte. Aanbevolen actie om van de angst af te komen: een geaard aluminiumhoedje dragen.

Röntgenstraling Dit gaat niet eens om de mensen die tijdens een nachtelijk experiment een anaal ingebracht object zijn kwijtgeraakt en op het punt staan deze aan de hulpverleners zichtbaar te maken middels een scan. Dat deze mensen erg opzien tegen een doorkijkplaatje kan ik me namelijk goed voorstellen. En dat er mensen zijn die het eng vinden om tegen hun eigen botjes aan te kijken, vooruit. Maar tegen alle mensen die bang zijn voor röntgenstraling omdat het röntgenstraling is – ongeacht de hoeveelheid straling – zou ik willen zeggen: laat die foto of die CT-scan inderdaad maar zitten. Het is veel beter als jij niet behandeld wordt. Aanbevolen actie om van de angst af te komen: je afvragen wat gevaarlijker is, een minieme hoeveelheid straling absorberen of het degelijke, ouderwetse alternatief: de boel lekker opensnijden om te kijken wat er mis met je is.

Magnetrons Zoals reeds duidelijk is, doet straling het goed onder de angstigen. Precies daarom, speciaal om deze categorie op een waardige manier af te sluiten, een kleine poging om de lezer inzicht te geven in hoe een persoon bang wordt van magnetrons.

12 | N! juni 2012

Op de eerste plaats weten we allemaal dat een magnetron werkt met straling en dat straling in- en inslecht is. Ze zouden de uitvinder van straling moeten neerschieten. De slechtheid van magnetronstraling kan, volgens een zeer betrouwbare forumpost op het internet, eenvoudig worden aangetoond. Ik zou dus zeggen, probeer het zelf ook eens! Men neme twee schattige, gelijkwaardige kamerplantjes, ieder in zijn eigen pot. Het experiment is immers slechts statistisch betrouwbaar indien het met maar liefst twee planten wordt uitgevoerd. Aangezien planten water nodig hebben, geef je allebei de planten iedere dag een beetje water. Nu komt het wetenschappelijke deel: de ene plant geef je kraanwater, en de andere geef je water dat je eerst laat koken in een magnetron (en daarna laat afkoelen). Op miraculeuze wijze zal het magnetronplantje binnen een week een pijnlijke dood sterven, terwijl het andere plantje floreert. Zeg nou zelf: zo’n experiment is toch niet te weerleggen? Een schrale troost: voor iedere persoon die bang is voor de magnetron bestaat er ook een dermate onbevreesd persoon die zelfs zijn magnetron inzet om zijn verregende huisdieren op te drogen. Aanbevolen actie om van de angst af te komen: doornemen basisprincipes molecuul- en stralingsinteractie.

Nanodeeltjes De gezondheidsrisico’s van hele kleine deeltjes die via de lucht of via producten in het lichaam terecht kunnen komen, mogen uiteraard niet onderschat worden. Het is zonde wanneer we als mensheid een asbest 2.0 zouden introduceren. Dan staan we mooi voor lul als natuurkundigen. Eigenlijk zijn er heel veel scenario’s met nanodeeltjes die niet onderschat mogen worden. Zo spreekt de grey goo theorie zich uit over de gevaren van zichzelf reproducerende deeltjes. Deze nanobots consumeren bepaalde materie terwijl ze zichzelf namaken. Dat is handig als er bijvoorbeeld een olieramp is gebeurd en we dit snel en efficiënt op willen ruimen. De deeltjes worden dan zo geprogrammeerd dat ze koolwaterstoffen verorberen, terwijl ze zichzelf reproduceren om zo de opruimsnelheid te vergroten. Echter kan een kleine fout bij een reproductie ervoor zorgen dat de nanobots de verkeerde dingen gaan afbreken in hun poging zichzelf te reproduceren. Bijvoorbeeld dat ze alles afbreken waar koolstof in zit. Je kunt je voorstellen dat dit vervelende consequenties zou hebben voor de hele wereld. Gelukkig – mits die nanobots een beetje efficiënt zijn ontworpen – hebben we dan maar heel even de tijd om ons hier druk om te maken. Aanbevolen actie om van de angst af te komen: angst? Dit is gewoonweg fantastisch! Als dit scenario werkelijkheid wordt krijgt de natuurkunde eindelijk de aandacht die ze verdient! — Door: Paul Janssen (redactielid Van der Waals)

CarriÈrE

Een lectoraat aan Fontys Hogescholen: de loopbaan van Renee Verkuijlen Ruim twee jaar geleden heb ik mijn masterdiploma Applied Physics behaald. Ik ben werkzaam bij Fontys Hogeschool Toegepaste Natuurwetenschappen en vervul op het lectoraat Thin Films and Functional Materials de functie docent/ onderzoeker. Mijn carrière is nog jong, maar niet het meest voor de hand liggend als pas afgestudeerd natuurkundig ingenieur. Ik ben begonnen op de mavo met een beta profiel. Omdat ik nog niet goed wist welke vervolgopleiding ik wilde volgen en ik meer in mijn mars had, ben ik doorgestroomd naar de havo met het profiel Natuur en Techniek. Daar werd me al snel duidelijk dat ik iets met techniek wilde doen omdat vakken als wiskunde, natuurkunde en scheikunde me goed lagen. Ik koos voor een brede basis en ging Technische Natuurkunde studeren aan de Fontys.

Studeren Tijdens mijn stages en afstuderen kwam ik erachter dat een hbo-opleiding me klaar had gestoomd voor de praktijk, maar nog niet voldoende theoretische diepgang had geboden. De keuze om na mijn bacheloropleiding ook een master te gaan volgen was dus al snel gemaakt. Ik koos voor de master Applied Physics en heb mijn vakken in de richting van plasmafysica gedaan. Mijn afstudeeronderzoek heb ik bij Plasma & Materials Processing uitgevoerd onder leiding van prof. Erwin Kessels. Daar heb ik een jaar onderzoek gedaan naar de depositie van dunne lagen Ruthenium t.b.v. micro-elektronica. Allereerst heb ik een proces ontwikkeld om Ruthenium films te deponeren met een dikte in de ordegrootte van enkele nanometers. Er werd gebruik gemaakt van een nieuw ontwikkelde Ru-precursor die in een ALD-proces (atomic layer deposition) werd toegepast. Zowel een thermisch als plasma geassisteerd proces was ontwikkeld, gebruik makende van zuurstof als reactant. Vervolgens karakteriseerde ik de lagen op dikte, geleiding, kristalstructuur en samenstelling/verontreinig. Tijdens deze periode kwam ik er achter dat ik een echte onderzoeker ben. Wekenlang in het lab doorbrengen, puzzelen, conclusies trekken en vervolgens deze koppelen aan de

beschikbare literatuur. Een promotietraject zou een logische keuze geweest zijn voor mij. Maar naast de wetenschap ambieerde ik ook een andere carrière. In het laatste jaar van mijn studie ben ik namelijk zwanger geworden van ons eerste kind. Hier hebben wij samen bewust voor gekozen. Zeker als vrouw in dit vakgebied leek het me moeilijk om een gezin te combineren met werk. Hierin wilde ik echter het tegendeel bewijzen. Tijdens de uitreiking ontving ik vol trots met mijn 6 maanden zwangere buik mijn masterdiploma.

Aan de andere kant van de lessenaar Afstuderen en zwanger zijn was al een pittige combinatie op zich maar ik was wel van plan de universiteit te verlaten met een baan in het vooruitzicht. Tijdens mijn afstuderen ben ik me gaan oriënteren. Omdat ik in verwachting was wilde ik graag een baan waarbij het mogelijk was om in de toekomst part-time te kunnen werken. In mijn ogen kon het onderwijs mij dat wel bieden. Ook heb ik tijdens mijn studie veel bijles gegeven waardoor mijn interesse in het onderwijs werd gewekt. Om een indruk te krijgen van het leven als docent ben ik een dag gaan meelopen met een oud klasgenoot die docent natuurkunde was op een middelbare school. Ik kwam er achter dat het doceren en kennis overdragen wel in mijn straatje lag. Maar het vooruitzicht om 

N! juni 2012 | 13

opbouwen van kennis in samenwerking met het bedrijfsleven, om vervolgens deze verworven kennis onder te brengen in het onderwijs. Door deze samenwerking met het bedrijfsleven blijven de opleidingen aansluiten bij de huidige stand van de techniek. Het speerpunt van het lectoraat ligt op het gebied van dunne film technologie en functionele materialen.

Een jettende printhead voor het inkjet RAAK-project, aan het lectoraat

Dit sluit aan bij de activiteiten van bedrijven en kennisinstellingen uit de regio waar wij mee samen werken. Voorbeelden hiervan zijn Philips, OTB, Holst Centre en ook de TU/e. Het onderzoek op ons lectoraat wordt uitgevoerd door docenten en door studenten in de vorm van projecten, stages en afstuderen. We beschikken over een uitgebreid laboratorium met apparatuur voor het aanbrengen van dunne lagen, een glovebox met sputter- en opdampunit, zeefdrukker, spincoater en inkjetprinters. De gemaakte lagen kunnen we karakteriseren met diverse meet- en analyseapparatuur: four point probe, contacthoekmeter, profilometer en we hebben zelfs een kleine elektronenmicroscoop in ons lab. Daarnaast beschikken we over een rheometer en een dichtheidsmeter voor het analyseren van inkjetinkten.

Thin Films and Functional Materials op de Fontys Hogenscholen

 de rest van mijn leven dezelfde theorie op het bord te schrijven zag ik niet zo zitten. Ik ben tenslotte een wetenschapper en vind mijn uitdaging in het onderzoek. Op een gegeven moment viel mijn oog op de website van Fontys en realiseerde ik me dat een baan bij een hogeschool wel bij mij zou kunnen passen. Ik zou les kunnen geven en in contact blijven met de huidige staat van de technologie d.m.v. stage en afstudeerbegeleiding. Dus nam ik contact op met een oud-docent uit mijn hbo-tijd. Helaas was er op dat moment geen vacature voor een docent natuurkunde. Men was echter wel bezig met een subsidieaanvraag gericht op toegepast onderzoek bij het lectoraat Thin Films and Functional Materials. Mocht deze subsidie gehonoreerd worden dan was er financiële ruimte voor extra mankracht. Deze functie lag in het verlengde van mijn afstudeeronderzoek, dus mijn interesse was direct gewekt. Omdat ik nog volop in mijn afstuderen zat, en Fontys moest wachten op nieuws van de subsidieverstrekker (Stichting Innovatie Alliantie), werd er afgesproken om over een aantal maanden weer contact te hebben. De subsidie werd gehonoreerd en ik werd aangenomen voor deze functie. Op die manier ben ik terecht gekomen in mijn huidige functie als docent/onderzoeker bij het lectoraat Thin Films and Functional Materials van Fontys hogescholen.

Het lectoraat Toegepaste Natuurwetenschappen bestaat uit twee opleidingen en een lectoraat. De opleiding Applied Science omvat de vakgebieden chemie, chemische technologie en biologie. En daarnaast bieden we de opleiding Technische Natuurkunde aan. Het begrip lectoraat is nog relatief nieuw binnen het hoger beroepsonderwijs. Het algemene doel van een lectoraat is het

14 | N! juni 2012

“Zeker als vrouw in dit vakgebied leek het me moeilijk om een gezin te combineren met werk. Hierin wilde ik echter het tegendeel bewijzen.” Bij de opleidingen Applied Science en Technische Natuurkunde verzorgen wij een aantal verplichte studieonderdelen die aansluiten bij onze activiteiten. Een voorbeeld hiervan is een practicum waar de studenten zelf een werkende OLED gaan maken. Met de verschillende dunne-filmtechnieken produceren ze het device. En de materialen voor de actieve lagen worden door de studenten zelf gesynthetiseerd.

Inkjetonderzoek Mijn onderzoek maakt deel uit van het RAAK-PRO project inkjetprinten voor het MKB. Een RAAK (Regionale Aandacht en Actie voor Kenniscirculatie) project is een subsidieregeling met als doel het versterken van praktijkgericht onderzoek aan hogescholen in samenwerking met regionale bedrijven. Binnen dit RAAK project wordt onderzoek gedaan naar nieuwe materialen en de printbaarheid hiervan, inkt-substraatinteractie en de functionaliteit die gecreëerd kan worden met deze materialen, bij bijvoorbeeld plastic elektronica. Ik kijk specifiek naar voorbehandelingen van polymeersubstraten om het wettinggedrag van inkten op deze substraten te bevorderen. Hierbij kan gedacht worden aan voorbehandelingen met UV, ozon en plasma. Vervolgens wordt

de chemische modificatie van de polymeren onderzocht door middel van diverse oppervlakteanalysetechnieken. Dit onderzoek wordt uitgevoerd in samenwerking met diverse bedrijven zoals OTB en Holst Centre maar ook spin-off bedrijven van de TU/e zoals NeoDec.

“Het onderzoek, onderwijs en de contacten met bedrijven is een unieke combinatie die alleen een hogeschool in deze vorm kan bieden.“ Ook met InnoPhysics, een Eindhovens bedrijf dat een plasmatool heeft ontwikkeld waarmee oppervlakken van bijvoorbeeld polymeersubstraten gepatroneerd behandeld worden, wordt intensief samengewerkt. Ons lectoraat heeft ongeveer een half jaar geleden hun eerste product afgenomen. Op het moment ben ik bezig om de tot nu toe geboekte resultaten te verwerken in mijn eerste wetenschappenlijke publicatie.

De balans Naast mijn onderzoeksactiviteiten op het lectoraat heb ik ook werkzaamheden binnen het onderwijs. In het eerste jaar van de opleiding Technische Natuurkunde verzorg ik het vak Fysische Chemie. Qua inhoud komt dit overeen met vwoniveau scheikunde met een verdieping in de elektrochemie. Met mijn achtergrond kan ik de scheikundekennis van de studenten op peil brengen aansluitend aan dat wat ze nodig gaan hebben in de beroepspraktijk als natuurkundig ingenieur. Het geeft mij voldoening om de studenten te motiveren en te laten zien dat de natuurkunde veel raakvlakken heeft met scheikunde. Met praktijkvoorbeelden uit mijn onderzoek maak ik ze enthousiast. Het onderzoek, onderwijs en de contacten met bedrijven is een unieke combinatie die alleen een hogeschool in deze vorm kan bieden. Daarnaast heeft mijn baan de voordelen van het docent zijn: flexibiliteit voor mijn gezin en de vrijheid om mijn onderzoek vorm te geven. Dit samen maakt Fontys voor mij de ideale werkgever. Inmiddels ben ik drie maanden geleden bevallen van onze tweede zoon en werk ik drie dagen per week. Het project waar ik aan werk loopt nog ruim 1,5 jaar. Daarna ga ik de balans opmaken. Verder in het onderwijs, onderzoek blijven doen bij Fontys of misschien toch naar het bedrijfsleven… — Door: Renee Verkuijlen (VENI-lid)

Curriculum Vitae Renee Verkuijlen Geboren op 21 oktober 1983 te Leeuwarden Opleidingen 2005 - 2009: Master Applied physics, TU/e Eindhoven, Afstudeeronderzoek bij PMP, Atomic Layer Deposition of Ruthenium thin films using oxygen. 2001 - 2005: HBO Technische Natuurkunde, Fontys Hogescholen Eindhoven, Stage: Catharina Ziekenhuis te Eindhoven, radiotherapie. Kwaliteitscontrole van bestralingstoestelen m.b.v. een beam imaging system Afstuderen: BioMerieux bv te Boxtel. The physical aspects of a micro fluidic based immuno assay. 1e prijs Fontys Technology award. 1999 - 2001: Havo Natuur en techniek, Zwijsen college te Veghel 1995 - 1999: Mavo diploma, CSG Liudger te Bergum Functies: 2009 - heden: Docent/onderzoeker bij Fontys Hogeschool Toegepaste Natuurwetenschappen

N! juni 2012 | 15

Activiteit

Ouderdag 2012 Dinsdag 4 april organiseerde studievereniging Van der Waals een ouderdag voor de ouders van de eerstejaars technische natuurkunde. 37 ½ Jaar nadat ik zelf natuurkunde begon te studeren aan de universiteit van Amsterdam, mochten we een kijkje nemen in de collegebanken, het practicum en de laboratoria anno 2012.

Na een introductie door de studievereniging was het woord aan de studiebegeleidster die nadrukkelijk waarschuwde om een bewuste keuze te maken over het verdergaan met natuurkunde, zeker als de resultaten in het eerste jaar tegen vallen. Wat dat betreft niets nieuws onder de zon. Wij werden in 1974 ook nadrukkelijk gewaarschuwd, waarop ik destijds als student meteen arrogant dacht: “maar ik ga die eindstreep gewoon halen!” Mijn dochter, die ook van de partij was, verzuchtte “wat goed dat die studieadviseur zelf die moeilijke woorden uit kan spreken en weet waar ze het over heeft!” Een levendig college mechanica met veel proeven liet zien dat de moderne student enige entertainment verwacht. De proeven waren heel illustratief. Het college maakte meteen duidelijk welke vaardigheid een natuurkundestudie oplevert: “denken” of “redeneren”. In veel gevallen waren er verschijnselen die massaof amplitudeonafhankelijk waren. Dat is een wijze van redeneren die altijd weer terugkomt, ook ver buiten de natuurkunde. Het natuurkundecircus voor lagereschoolkinderen werd ook op ons als ouders losgelaten. Een snelle opeenvolging van fysische verschijnselen uitgevoerd door een bonte groep. Uiteraard werd het publiek bij de voorstelling betrokken. Ik mocht op de draaikruk plaatsnemen om te laten zien wat het

effect is als er massa verplaatst wordt tijdens het draaien. Tien dagen eerder had ik een balletvoorstelling bijgewoond en me toen afgevraagd of die dansers, die hetzelfde effect vaak toepassen, nooit duizelig worden. Een paar rondjes waren voor mij genoeg om flink duizelig te worden. Na de lunch volgde het practicum in het nieuwe TNO-gebouw. Een heel verschil met het rommelige practicum in het oude practicumgebouw op de nieuwe Achtergracht in Amsterdam: keurige tafels met een paar apparaten en hulpstukken. Toch zullen ook de Eindhovense studenten hetzelfde gaan ervaren als wij 37 jaar geleden. Tijdens ons practicum werd er geheid voor het nieuwe scheikundegebouw. Ik begrijp dat binnenkort geheid zal gaan worden voor het gebouw dat N-laag gaat vervangen. Heien en uiterst gevoelige meetapparatuur gaan slecht samen. Afsluitend kregen we nog twee laboratoria te zien. Het ene lab werkt aan nanostructuren. Na een heldere uitleg over het multiplezen van licht over glasfibers kregen we een scanning tunneling microscoop te zien. Een technisch hoogstandje dat zeker last zal krijgen van de nieuwbouw. Heel leuk waren op het laatst de eenvoudige opstellingen om stromingsleer en turbulentie te bestuderen. De spreker benadrukte het belang om tegelijkertijd aan theorie, model en meting te werken. Dat is precies de boodschap die mijn eigen studenten in Noorwegen krijgen in het college modeling en analyse, maar dan in het vak systems engineering. Weer een les die er ruim 30 jaar geleden ingestampt is en tot ver buiten de natuurkunde toepasbaar. Uitgeput kwamen we bij de Borrel in de 'Salon'. Zorgelijk is dat nog niet bekend lijkt te zijn wat de nieuwe verenigingsruimtes zullen worden in de nieuwbouw. Van der Waals, maak je sterk voor het behoud van de studentenfaciliteiten. Wat heb je aan een nieuw gebouw als die basis ontbreekt? — Door: Gerrit Muller (vader van Rowan)

16 | N! juni 2012

Cutting-edge technology. Ultimate commitment.

Team up to make a difference

PANalytical is the world’s leading supplier of analytical instrumentation and software for X-ray diffraction and X-ray fluorescence spectrometry, with more than half a century of experience. The materials characterization equipment is used for scientific research and development, for industrial process control applications and for semiconductor metrology. PANalytical employs 1000 people worldwide, of which 80 people are specialized in developing and manufacturing X-ray tubes in Eindhoven.

PANalytical B.V. [email protected] www.panalytical.com

The Analytical X-ray Company

De leidraad van het Majorana-onderzoek Woensdagavond 12 april was Leo Kouwenhoven, hoogleraar en nanofysicus aan de TU Delft, te gast bij Pauw en Witteman. Hier vertelde hij over een bijzonder deeltje dat zijn eigen antideeltje is: het Majorana-fermion. De deeltjesfysica staat erom bekend niet de meest eenvoudige wetenschap te zijn en om het publiek niet meteen te verliezen, ging de heer Kouwenhoven met Duplo aan de slag. Met de blokken maakte hij een ruw model van de opstelling waarmee hij sterke aanduidingen van Majoranadeeltjes heeft ontdekt.

Het Duplomodel van Kouwenhoven bestond uit een halfgeleider nanodraad (indiumantimonide), aan één kant overdekt met een metaal (goud) en aan de andere kant in de breedterichting half overdekt door een supergeleider (niobiumtitaannitride). Als een stroompje via het metaal door de draad wordt gestuurd, ontstaan er in de draad aan de uiteindes van de supergeleider twee Majoranadeeltjes. Deze deeltjes kunnen dan als een logische operator werken door elektronen, afhankelijk van hun energie, al dan niet door te laten naar de supergeleider. Dit lijkt heel handig te zijn voor allerhande geavanceerde schakelingen in kwantumcomputers, omdat bits van Majorana’s in tegenstelling tot normale kwantumbits nauwelijks gevoelig zijn voor invloeden van buitenaf.

De draad van Eindhoven Wat tijdens deze Pauw-en-Wittemanaflevering niet werd verteld, is dat het cruciale nanodraadje afkomstig was van onze eigen Technische Universiteit Eindhoven! Dr. Sébastien Plissard en prof. dr. Erik Bakkers van de vakgroep PSN zijn sinds het begin van 2011 druk bezig met het fabriceren van indiumantimonide (InSb) halfgeleidernanodraden. Ook Dorris Slapak – bekend van ‘Akoestiek’ en ‘Domare Arkolu’, respectievelijk het 51e en 53e bestuur van Van der Waals – heeft haar steentje bijgedragen en stond als tweede naam op de publicatie in Nano Letters. Het is dus vanzelfsprekend dat ik in dit artikel de (halfge-) leidende draad van het Majorana-onderzoek wat verder uitdiep. Dit verhaal begint in Delft, waar een onderzoeksteam aan het Kavli Institute of Nanoscience elektronenspins in nanodraden

18 | N! juni 2012

probeert te beïnvloeden. Om kwantumcomputers te kunnen bouwen, zal deze spin namelijk controleerbaar moeten zijn. Eerst werden hier indiumarsenidedraden voor gebruikt, maar twee jaar geleden besloten de wetenschappers dat deze niet voldeden. Het exotische indiumantimonide, dat nog maar een paar keer eerder was onderzocht, leek een betere kandidaat. InSb heeft namelijk met 0,17 eV de kleinste bandafstand van de V/III-halfgeleiders. Verder heeft deze halfgeleider ook de grootste elektronenmobiliteit – dus de laagste elektrische weerstand – en de grootste Landéfactor, die ervoor zorgt dat elektronenspins gemakkelijk te draaien zijn met magnetische velden. Al met al een geschikte kandidaat voor het onderzoek.

"Wat niet werd verteld, is dat het cruciale nanodraadje afkomstig is van onze eigen TU/e!" Ondertussen begon in het team ook het verhaal over het Majoranadeeltje te spelen. Ettore Majorana voorspelde al in 1937 het bestaan van een fermion dat zijn eigen antideeltje was, door de relativiteitstheorie en kwantummechanica met elkaar te koppelen. Maar tot op heden was dat deeltje nog niet waargenomen. Er waren wel al verschillende manieren geopperd om het deeltje te maken, waarvan er voor één een speciale halfgeleider nanodraad nodig was. Bijvoorbeeld

Foto: TU Delft

WETENSCHAP

eentje van indiumantimonide. Toen in het voorjaar van 2010 Microsoft – vanwege hun interesse in kwantumcomputers – het Delftse team opbelde om samen te werken aan een onderzoek naar dit deeltje, was de beslissing snel gemaakt: de jacht op het Majoranafermion was geopend. Maar nu moest wel nog ergens die speciale draad geregeld worden. Hier komt onze eigen universiteit om de hoek kijken. Professor Bakkers werkt behalve voor PSN namelijk ook bij het Kavli-instituut en staat daar in contact met het Majorana-onderzoek. Het is dus eigenlijk niet gek dat zijn vakgroep hier in Eindhoven de eer krijgt. Dit klinkt misschien alsof net zo goed iedere andere nanoinstelling ter wereld de opdracht had kunnen krijgen. Mis! Naast de TU/e zijn er in de wereld slechts een handjevol instellingen – waaronder een universiteit in Zweden, een in Pisa en het Max Planckinstituut in Berlijn – die ervaring hebben met InSb.

Hoe maak ik een nanodraadje? Juist om die ervaring gaat het. Er zijn genoeg instituten en universiteiten die de juiste apparaten hebben, maar InSb gedraagt zich niet als een normale V/III-halfgeleidercombinatie. Hoe dit precies zit, kom ik later op terug. Eerst is het nodig een beetje inzicht te krijgen in het groeiproces zelf. Het is de bedoeling dat door toevoer van waterstofgas met daarin indium en antimoon gemengd, de draadjes vanzelf beginnen te groeien op een wafer. Om dit te stimuleren, wordt de symmetrie van de oppervlaktestructuur van de wafer gebroken door hem te bezaaien met goudkorreltjes met een diameter kleiner dan 100 nm. Dit gebeurt door middel van elektronenlithografie. Kortweg schieten gerichte elektronen een putjespatroon in een deklaag op de wafer, waarna de putjes gevuld worden met goud. Daarna etst een chemische spoeling de deklaag weg, zodat de gouddeeltjes overblijven.

gebruikt, heet metal-organic vapor phase epitaxy, oftewel MOVPE. Door waterstofgas door een vloeibare indium- en antimoonprecursor te sturen – trimethylindium (TMI) en trimethylantimoon (TMSb) genaamd – mengen deze stoffen zich door het gas. Zodra dit mengsel via een soort douchekop met de wafer in aanraking komt, beginnen de nanodraden vanzelf te groeien.

"Het recept voor InSb-nanodraden is alleen weggelegd voor de echte chef-koks." Nu komen we op het punt waarin Eindhoven uitblinkt. Normaalgesproken voeg je een hoop V-precursor toe (in dit geval voor het antimoon), waarna de III-precursor (voor het indium) voorzichtig moet worden gefinetuned. Elementen uit de vijfde kolom hebben namelijk de neiging om snel te verdampen aan het oppervlak van een groeiend kristal, waardoor je gemakkelijk een ‘overdosis’ kan toedienen zonder je andere element te verstikken. Antimoon doet dat echter niet. Hoe en waarom antimoon niet zo vluchtig is, is nog een groot raadsel. Maar het heeft helaas wél tot gevolg dat je voorzichtig te werk moet gaan en beide precursorstromen heel precies moet afstellen. Dit vereist een hoop geduld en ervaring. Het laten groeien van deze nanodraden kun je dus goed vergelijken met koken. De juiste samenstelling van de precursors heeft wel iets weg van een nanodradenrecept dat je moet navolgen en het recept voor InSb is alleen weggelegd voor de echte chef-koks.

Het draadje op de goede plek

Nu we voor de draadjes een gunstige groeiplek hebben gemaakt op het contactvlak van de goudkorrels met de wafer, kan het echte groeiproces beginnen. De techniek die PSN daarvoor

Als hierna met een scanning electron microscope (SEM) de draadjes zijn goedgekeurd, gaan de wafers naar het onderzoeksteam in Delft. In ruil hiervoor krijgt PSN technische informatie over hun draden, zoals de elektronmobiliteit. Delft moet er 

Figuur 1: SEM-afbeeldingen van een InSb-nanodraadreeks. (a) Een reeks

Figuur 2: De nanodraad, vertikaal op deze foto, ligt plat op een substraat.

van 25 × 25 nanodraden. De schaalbalk komt overeen met 1 μm. (b) Een

Verborgen in het substraat liggen verschillende gate- elektrodes (de

afbeelding van een enkele nanodraad. Het blauwe InP en gele InAs zijn

horizontale strepen onder de nanodraad), waarmee de geleiding van de

aanzetstukjes voor het rode InSb. De schaalbalk komt overeen met

nanondraad kan worden veranderd. De supergeleider aan de bovenkant

200 nm. Nano Letters DOI: 10.1021/nl203846g.

ligt half over de nanodraad. www.kouwenhovenlab.tudelft.nl.

N! juni 2012 | 19

 nu zelf voor zorgen dat de nanodraadjes netjes loskomen en precies op de goede plek op een printplaatje worden gelegd. Daartoe neme men een schone tissue en vege over de wafer. Klop de tissue hierna goed uit boven je printplaat en dan valt er vast een draadje op de goede plek, toch? Poef, daar knapt je idee van high-tech nanoscience… Ook al klinkt dit erg houtje-touwtje, toch blijkt dit nog niet zo’n gek idee van de Delftenaren. Het gaat hier om duizenden nanodraadjes en een printplaatje waarop heel vaak hetzelfde circuitje gekopieerd is. Als je nu heel geavanceerd één nanodraadje moet nemen om die exact op de goede plek te leggen, ben je meer tijd en geld kwijt dan met deze quick and dirty-methode. Als later alles blijkt te werken, kun je altijd nog nauwkeuriger aan de slag om ingewikkelde schakelingen te maken.

Nu alleen de rest nog Hierna was het aan Kouwenhoven en zijn team om heel precies het goudcontact en de niobiumsupergeleider te plaatsen. Deze supergeleider is veel groter dan de nanodraad, die met zijn kleine diameter als 1-dimensionaal kan worden gezien. Doordat de supergeleider voor een groot stuk tot de helft op de nanodraad ligt, dringt deze de draad binnen en creëer je een 1-dimensionale supergeleider. Dit stukje draad blijkt dan ook nog eens pariteitsymmetrisch (p-symmetrisch) te zijn. Dat wil zeggen dat het systeem invariant is als de ruimtecoördinaten worden geïnverteerd ([x, y, z] wordt [-x,-y,-z]). Dit betekent zoveel als dat een object en zijn spiegelbeeld gelijk aan elkaar zijn. Als je nu nog de eerder behandelde sterke spinbaankoppeling hieraan toevoegt, blijken er aan de uiteindes van dit stukje draad twee Majorana’s te ontstaan. Dit zijn geen fundamentele deeltjes, maar collectieve deeltjes, vergelijkbaar met de wave in een stadion of fononen in een kristal.

En verder? Dit is natuurlijk niet het einde van het onderzoek. Er staan nog meer verifiërende experimenten op de planning met wellicht nog duidelijkere en verhelderende resultaten. Er is nog geen volledig bewijs geleverd voor alle bijzondere eigenschappen die aan Majoranafermion zou kunnen hebben. Ook wordt er stiekem al nagedacht over complexere verbindingen met de nanodraadjes. Om dit te vergemakkelijken, probeert het Eindhovense team een manier te ontwikkelen om overlappende nanodraadjes te groeien. Denk hierbij bijvoorbeeld aan T- of X-verbindingen. Dit is echter simpeler gezegd dan gedaan, dus wachten wij geduldig maar enthousiast af wat voor mooie fysica hier nog verder uit gaat voortvloeien. — Door: Bart Klarenaar (redactielid Van der Waals)

Meer weten? Ben je op zoek naar een gedetailleerde versie van het InSb-recept? Zoek dan naar Nano Letters DOI: 10.1021/nl203846g. En vond je de Eindhovense inbreng interessant, maar wil je nog iets dieper ingaan op de Majoranametingen? Check dan de volgende publicatie: Science DOI: 10.1126/science.1222360. Of neem een kijkje op www.kouwenhovenlab.tudelft.nl/press-release.

Foto: TU Delft

De wetenschappers maten de Majorana’s met behulp van elektrische geleiding. Elektronen met verschillende energieën werden via het goudcontact en de nanodraad naar het eerste Majoranadeeltje gestuurd. De metingen lieten zien dat alleen elektronen met een energie precies gelijk aan nul werden doorgelaten naar de supergeleider. Als de elektronen een hogere energie kregen door een elektrische spanning

over het systeem te zetten, reflecteerden ze terug en was de geleiding nul. Het uiteindelijke resultaat bestond dus uit een geleidingspiekje als de elektrische spanning exact nul is. Het team probeerde dit resultaat met een waslijst aan fysische fenomenen te verklaren, zoals het Kondo-effect, gebonden toestanden van Andreev, zwakke antilokalisatie en reflectieloze tunneling. Maar geen enkele theorie voorspelde het gemeten gedrag. Er was dus nog maar één mogelijkheid over en dat was de aanwezigheid van Majoranadeeltjes!

20 | N! juni 2012

Foto: Bart van Overbeeke

Column

Waken voor een goede naam De eerste keer dat ik N-laag binnenkwam, deed het me denken aan een ouderwetse first person shooter, à la Quake of Half-life. Een soort post-apocalyptische fabriek, met betonnen muren en metalen vloeren. Nu blijkt het beton ook nog gevoerd met een mooie laag asbest. Tel daarbij op dat het verwarmingssysteem zo slecht is dat je serieus gaat twijfelen aan de wet van behoud van energie en het is eigenlijk niet zo vreemd dat N-laag tegen de vlakte moet voor iets nieuws. Ik zal de laatste zijn die hier rouwig om is. Wat me ook vanaf het begin verbaasd heeft, is de naam: en-láág. De N voor Natuurkunde en laag in tegenstelling tot hoog. Dus niet èn-laag, met laag zoals een laag slagroom. Dat laatste zou nog enigszins een achterliggende gedachte kunnen hebben: natuurkunde als een van de lagen van de universiteit. Maar N-laag als in N-niet-hoog is eigenlijk in ieder opzicht een belachelijke naam. Ik zal de laatste zijn die er rouwig om is als deze naam verdwijnt. Maar er moet wel iets fatsoenlijks voor in de plaats. En hier is het waar ik niet helemaal gerust op ben. De TU/e heeft een geschiedenis in het bedenken van slechte namen.

Het ging al meteen mis door de straten te vernoemen naar een of ander stuk moeras: Eeuwsel of Zaale bijvoorbeeld. De gebouwen kregen eenvoudige namen: Auditorium, Hoofdgebouw, en letters voor de faculteiten. Weinig inspirerend, maar duidelijk en functioneel. Dat functionele werd helaas te ver doorgevoerd door de toevoegingen laag en hoog.

"De TU/e heeft een geschiedenis in het bedenken van slechte namen. " Zeker als de hoogbouw vervolgens wordt geschrapt is een naam als N-laag eigenlijk gewoon gênant. Maar goed, ergens heeft toch iemand op de campus het licht gezien, en heeft een gebouw vernoemd naar een beroemde wetenschapper, zoals het hoort: het Laplace gebouw. Dit heldere moment heeft echter niet lang geduurd en meer recent is men begonnen gebouwen te vernoemen

naar wetenschappelijke begrippen: Potentiaal, Helix, Matrix, Spectrum. Ook deze trend heeft niet doorgezet, tegenwoordig zoekt de TU/e het in de Latijnse termen: Vertigo (bouwkunde) en Gemini (voorheen W-hoog en W-laag). En niet te vergeten het nieuwste architectonisch hoogstandje op de campus en een voorlopig dieptepunt in de TU/e nomenclatuur: voorheen W-hal, heet binnenkort MetaForum. Dat klinkt als de naam van een tot mislukken gedoemd digitaal onderwijsinformatiesysteem (en dat terwijl de naam van het huidige tot mislukken gedoemde digitale onderwijsinformatiesysteem, OASE, eigenlijk best een prima naam voor een gebouw is). De TU/e kan klaarblijkelijk niet worden vertrouwd in het uitzoeken van een geschikte naam voor de nieuwe faculteit, net zomin als dat we erop kunnen vertrouwen dat er een goede Borrelruimte komt. We zullen er zelf voor moeten waken dat we niet eindigen in een gebouw met een idiote naam als MetaForum. Nu kan het nog. — Door: Bram van Gessel (Promovendus bij EPG, VENI-lid)

N! juni 2012 | 21

FOTO'S

LiXi & e c a r n e r e i v Bata

Lixi d van Van der De liftwedstrij als jaar Hamburg els Waals had dit pp ko e er Meerd bestemming. aan d met elkaar gingen de strij burg liftend in Ham wie het eerst g! weer teru kon komen, en

22 | N! Juni juni 2012 2012

ce

Batavierenra

tavierenrace De jaarlijkse ba tst op 28 aa vond dit jaar pl kilometer 5 17 n april. In ee rdeeld over 25 ve t, ch lange to er door meer etapes, werd ententeams dan 300 stud een mooie gestreden om ute begint e ro klassering. D ht in Nijmegen ac rn om midde het Nederen loopt door hap tot aan de landse landsc ente, waar om Universiteit Tw de finish is. gs 5 uur 's midda eft dit jaar de he ls aa Van der W ald! Lopers, ha be ts 116e plaa ie met deze moo gefeliciteerd prestatie!

N! N!Juni juni 2012 | 23

Wetenschap

Een nieuwe kijk op een eeuwenoude natuurwet De natuurkunde komt er in de media vaak bekaaid vanaf. Dat is niet verwonderlijk: er zijn nu eenmaal meer mensen geïnteresseerd in een kabinetscrisis dan in een nieuwe supergeleider. Toch dringen er zo nu en dan natuurkundige ontwikkelingen door tot de landelijke media. Het gaat daarbij meestal om experimentele resultaten: denk aan de persconferenties van het CERN over het Higgsdeeltje, of aan de metingen die zouden aantonen dat neutrino's sneller zijn dan het licht. Nog zeldzamer is het dat een onderwerp uit de theoretische fysica de landelijke bladen haalt. Wanneer dat gebeurt, moet er dus wel sprake zijn van een heel bijzonder en aansprekend idee. Voor Erik Verlindes entropische zwaartekracht geldt dat zeker.

Zwaartekracht: een vreemde eend in de bijt De achtergrond bij dit verhaal zal de meeste fysici vertrouwd in de oren klinken. De fundamentele theoretische natuurkunde rust op twee belangrijke peilers, de algemene relativiteitstheorie en de kwantummechanica. Afzonderlijk doen die theorieën hun werk geweldig, maar zodra we ze willen combineren, bijvoorbeeld om de fysica van zwarte gaten of de oerknal te beschrijven, ontstaat er een probleem. Als we proberen volgens de bestaande recepten met een kwantumversie van de zwaartekracht te rekenen, vinden we uitkomsten die allerlei onherstelbare oneindigheden bevatten. In de afgelopen halve eeuw is op allerlei manieren geprobeerd dit probleem te repareren, maar vooralsnog zonder doorslaand succes. Er bestaan natuurlijk theorieën die zowel de zwaartekracht als de kwantummechanica bevatten - de snaartheorie is het bekendste voorbeeld - maar die theorieën brengen allemaal hun eigen problemen met zich mee. Een theorie van de kwantumzwaartekracht die daadwerkelijk de natuur om ons heen beschrijft, is nog altijd niet gevonden. Ook het idee van Erik Verlinde is overigens geen theorie van de kwantumzwaartekracht in die zin. Wat de Amsterdamse natuurkundige doet in zijn inmiddels veel geciteerde artikel "On the origin of gravity and the laws of Newton", is een nieuwe manier opperen om over de zwaartekracht na te denken. Zijn idee is van toepassing op alle theorieën die de zwaartekracht en de kwantummechanica bevatten en gaat terug naar onze basisideeën over wat de zwaartekracht

24 | N! juni 2012

eigenlijk is. Verlindes idee in één zin: zwaartekracht is geen kwantumkracht zoals de andere fundamentele krachten in de natuur, maar een zogeheten entropische kracht.

Entropische krachten Elke natuurkundige leert al vroeg in zijn studie dat de natuur vier fundamentele krachten kent: de zwaartekracht, de elektromagnetische kracht en de sterke en zwakke kernkracht. De krachten die we in het dagelijks leven ervaren, zijn echter lang niet altijd directe manifestaties van die vier fundamentele natuurkrachten. Als een stevige windstoot ons bijna omverblaast, vergt het heel wat tussenstappen om die kracht terug te leiden op de vier basiskrachten. Hetzelfde geldt voor de kracht die een uitgerekt elastiekje uitoefent. Dergelijke krachten kunnen we omschrijven als emergente krachten: ze ontstaan uit de combinatie van een groot aantal factoren. Als we die factoren afzonderlijk bekijken, zien we de uiteindelijke kracht niet of nauwelijks terug. Laten we het voorbeeld van een elastiekje wat beter bekijken. Elastiek is gemaakt uit polymeren - moleculen die bestaan uit een lange herhaling van gelijksoortige segmenten. De segmenten zijn rigide, maar de koppelingen ertussen zijn flexibel. We kunnen een polymeer dus in een model beschrijven als een reeks van staafjes die vrij om hun koppelpunten kunnen bewegen. We gaan er voor het gemak van uit dat op elk koppelpunt maar twee mogelijkheden zijn: het polymeer is volledig dubbelgevouwen, of het is volledig uitgestrekt. Wanneer we nu een groot aantal segmenten aan elkaar koppelen, kunnen configuraties van allerlei verschillende lengtes ontstaan.

Afbeelding: NASA

Niet alle lengtes zijn daarbij echter even waarschijnlijk. Figuur 1 geeft de configuraties weer van een polymeer met een totale lengte van zeven segmenten. Verreweg de meeste configuraties hebben een effectieve lengte van drie- of vijfmaal de lengte van een segment; de lengtes 1 en 7 komen elk maar in één unieke configuratie voor. Wanneer we het polymeer in een warme omgeving aan zijn lot overlaten, zal na korte tijd door trillingen en botsingen met luchtmoleculen en andere polymeersegmenten een willekeurig gevouwen toestand ontstaan.

"Als we proberen met een kwantumversie van de zwaartekracht te rekenen, vinden we uitkomsten die allerlei onherstelbare oneindigheden bevatten. "

kracht die we voelen als we een elastiekje uitrekken. Wat hier plaatsvindt, is niets anders dan een manifestatie van de Tweede Hoofdwet van de thermodynamica. De entropie van een systeem waarop geen invloed van buitenaf wordt uitgeoefend - grofweg: de waarschijnlijkheid van de toestand waarin het systeem zich bevindt - zal altijd toenemen. In dit geval: als we een uitgerekt elastiekje loslaten, zal het terugveren naar zijn evenwichtstoestand. Emergente krachten zoals deze worden daarom ook entropische krachten genoemd. 

1

3

5

7

Figuur 1: De verschillende configuraties van een polymeer met zeven

Zoals we zien is de kans heel groot dat die toestand een lengte van 3 of 5 heeft. In echt rubber zal dit effect nog veel sterker zijn: een gemiddeld rubberpolymeer heeft enkele duizenden segmenten, en zal dus heel sterk de neiging hebben een bepaalde evenwichtslengte op te zoeken. Het resultaat is een emergente kracht: de

segmenten. We zien dat 3 de meest waarschijnlijke lengte is, gevolgd door 5. De lengtes 1 en 7 zijn erg onwaarschijnlijk. In deze afbeelding zijn alleen configuraties opgenomen waarin het ene eindpunt (groen) zich uiterst links bevindt, en het andere eindpunt (oranje) uiterst rechts. Deze aanname is niet essentieel; andere aannames geven andere getallen, maar hetzelfde algemene beeld.

N! juni 2012 | 25

Een nieuwe kijk op de zwaartekracht  Emergente verschijnselen en entropie spelen ook in de kwantumzwaartekracht een belangrijke rol. Een bekend voorbeeld hiervan is het holografisch principe, dat terugvoert op ideeën uit de jaren zeventig van onder meer de Nederlandse Nobelprijswinnaar Gerard 't Hooft. Uit werk van Stephen Hawking aan zwarte gaten was gebleken dat een zwart gat in een kwantumbeschrijving niet alleen maar zaken opslokt, zoals klassiek wel het geval is. Een kwantum-zwart gat straalt ook een minuscule hoeveelheid energie uit en is daarmee een thermodynamisch systeem met een temperatuur en een entropie. Die entropie is echter niet evenredig met het volume van het zwarte gat, zoals bijvoorbeeld in een gas het geval is, maar met de oppervlakte ervan. Het is alsof de informatie die een zwart gat bevat niet over de hele inhoud, maar alleen over het oppervlak verdeeld is. 't Hooft stelde voor om deze observatie heel letterlijk te nemen: wellicht was de beste beschrijving van een theorie van de kwantumzwaartekracht er één in een dimensie minder, op een oppervlak in plaats van in een volume. Vandaar de naam "holografisch principe": de extra dimensie is, net als in een hologram, een emergent verschijnsel dat niet in de fundamentele theorie aanwezig is. Een belangrijke verificatie van het holografische principe kwam in 1997, toen Juan Maldacena liet zien dat bepaalde modellen in de snaartheorie zich inderdaad equivalent laten beschrijven als modellen zonder zwaartekracht in een dimensie minder. Het idee van Erik Verlinde gaat een stap verder. Daarin wordt aangenomen dat niet alleen de ruimtetijd zelf, maar ook de zwaartekracht een emergent verschijnsel is. Dat is geen heel vreemde aanname: sinds Einstein weten we immers dat zwaartekracht en ruimtetijd heel nauw met elkaar verbonden zijn. Wat Verlinde aantoont, is dat de zwaartekracht in een holografische beschrijving inderdaad gezien kan worden als een emergente, entropische kracht.

"Verlindes idee in één zin: zwaartekracht is geen kwantumkracht zoals de andere fundamentele krachten, maar een zogeheten entropische kracht." Bijvoorbeeld: als we een voorwerp in een zwart gat laten vallen, zal de grootte van het zwarte gat, en daarmee zijn entropie, iets toenemen. In een holografisch model kan deze redenering omgekeerd worden: de neiging van het systeem om de entropie te vergroten, leidt tot een proces dat in de hogerdimensionale theorie beschreven kan worden als zwaartekracht. Dit geldt niet alleen voor zwarte gaten: met wat eenvoudige rekenstappen kunnen uit de entropietoename voor willekeurige configuraties precies de bekende zwaartekrachtswetten van Newton en Einstein worden afgeleid.

26 | N! juni 2012

73% Donkere energie

23% Donkere materie

3,6% Intergalactisch gas

0,4% Sterren, overige

Figuur 2: De hoeveelheden gewone materie, donkere materie en donkere energie in het heelal.

Hoe nu verder? Het is bekend dat het Newton al een doorn in het oog was dat zijn wetten de zwaartekracht wel goed beschreven, maar de mysterieuze "action at a distance" niet verklaarden. Waar "beschrijven" precies ophoudt en "verklaren" begint, is een vraag voor filosofen, maar het idee van Erik Verlinde laat ons in elk geval beter begrijpen waarom de zwaartekracht doet wat ze doet. De kracht is niets anders dan een manifestatie van het toenemen van entropie: de overgang van het heelal van minder waarschijnlijke toestanden in meer waarschijnlijke. Verlindes afleiding van de zwaartekrachtwetten kan dus op zijn minst gezien worden als een filosofische stap voorwaarts. De vraag is natuurlijk: kunnen we er in de praktijk ook iets mee? Is het idee van de entropische zwaartekracht alleen een nieuwe manier om bestaande natuurwetten te beschrijven, of leidt het ook tot nieuwe resultaten? Het is nog te vroeg om hierop een definitief antwoord te geven, maar de voortekenen zijn gunstig. Zo kan het idee van de entropische zwaartekracht worden losgelaten op het heelal als geheel. We ontdekken dan dat het holografische warmtebad, dat van de zwaartekracht een entropische kracht maakt, zich in ons heelal manifesteert als een hoeveelheid extra energie en materie. Er kan vrij nauwkeurig geschat worden hoeveel extra materie en energie dit oplevert, en de uitkomsten liggen verrassend dicht bij de percentages donkere materie en donkere energie die in ons heelal worden gemeten (zie figuur 2). Mogelijk kan het idee van de entropische zwaartekracht dus een verklaring geven voor de aanwezigheid van deze mysterieuze componenten in ons heelal. Wat het idee nog meer te bieden heeft, en hoe veel het ons verder op weg helpt naar een fundamentele theorie van kwantumzwaartekrachtsverschijnselen in het heelal, zal de toekomst leren. — Door: Marcel Vonk (onderzoeker snaartheorie) i.s.m. Erik Verlinde

varia

Het ideale ingrediënt voor brandveilig wonen Lange ketens van silicium en zuurstof in diverse verhoudingen vormen een groep mineralen die ideale eigenschappen lijkt te hebben als het gaat om brandveiligheid, slijtvastheid, thermische en elektrische isolatie en betaalbaarheid. Tests hebben aangetoond dat dekens, gemaakt van deze vezels, zonder problemen een brand overleven. De vezels lijken een wonderingrediënt. Helaas weten we sinds enkele decennia dat asbest (maar) één nadeel heeft: je krijgt er kanker van. Wat is asbest? In de tijd dat (bijna) wijlen N-laag gebouwd is, leek asbest nog een ideaal bouwmateriaal te zijn. Asbest is gebruikt als isolatie in de muren, in de kit waarmee de ramen vast zitten en misschien is het zelfs door het beton gemengd. Als deze N! verschijnt, kan aan de hoeveelheid mannen in witte pakken de hoeveelheid asbest die in N-laag zit afgeleid worden. Bij menigeen zal de vraag reizen, wat is asbest nu eigenlijk? Waarom is het gevaarlijk? En misschien nog wel belangrijker, (hoe) kunnen we inschatten of ‘ideale’ materialen in de toekomst gevaarlijk blijken te zijn. Asbest is een verzamelnaam voor zes verschillende silicaatvezels: actinoliet, amosiet, antofoliet, crocidoliet, tremoliet en chrysotiel. Al deze silicaten bestaan uit ketens van silicium en zuurstof. De fysische eigenschappen van de verschillende vezels zijn echter verschillend en worden bepaald door andere atomen die in de ketens voorkomen, zoals calcium, magnesium of ijzer. Asbest kan niet branden en wordt niet door hoge temperaturen aangetast. Dit maakt het een ideaal materiaal voor isolatie van gebouwen. Verder is het mogelijk asbest door beton te mengen, waardoor stevige dunnen betonplaten gemaakt kunnen worden. Denk hierbij aan asbest golfplaten die veelvuldig gebruikt zijn als dakbedekking.

De gevaren De eerste vijf genoemde mineralen van de vorige alinea zijn sterk en stijf. Juist deze eigenschappen maken dat er vlijmscherpe vezels kunnen ontstaan die bij inhalatie kunnen doordringen in de longen. Het menselijk lichaam is niet in staat deze vezels af te breken en het blijkt dat er vaak tumoren ontstaan op plaatsen waar de vezels in het lichaam zitten. Chrysotiel is meer flexibel en kan wel afgebroken worden door het menselijk lichaam. Tot in de jaren zeventig werd gedacht dat deze vorm van asbest niet schadelijk was voor de gezondheid. Helaas bleek dat wel het geval te zijn.

Er zijn verschillende ziektes die door asbest veroorzaakt kunnen worden. Bij langdurige blootstelling of bij korte hevige blootstelling kan asbestose ontstaan. Dit is een aandoening die behoort tot de categorie stoflongen. Er ontstaat extra bindweefsel rondom asbestvezels die in de longen terecht komen. Hierdoor neemt de capaciteit van de longen af, waardoor de patiënt langzaam stikt. Asbestvezels kunnen ook zorgen voor ontstekingen in het long- en buikvlies, waarbij ontstekingen in het longvlies vaker voorkomen door inhalatie van vezels. Dit zorgt voor een stekende pijn bij ademen en hoesten. Ook zijn er verschillende vormen van longkanker mogelijk. Rondom de vezels groeit dan geen 'gezond' bindweefsel, maar groeien er tumoren.

Hoe heef t het zover kunnen komen? De vraag is waarom asbest zo lang is gebruikt. Er zijn verhalen bekend over Karel de Grote die een tafelkleed van asbest na een diner met gasten in de open haard wierp om het er daarna onbeschadigd uit te halen. In de Eerste Wereldoorlog werd asbest gebruikt in filters van gasmaskers. Je zou denken dat de schadelijke effecten opgemerkt hadden moeten worden. Dat dit niet is gebeurd is eenvoudig te verklaren, het duurt namelijk jaren voordat de effecten van asbest zichtbaar worden. De levensverwachting is de afgelopen honderd jaar enorm toegenomen, als mensen langer leven is er meer tijd om ziektes te ontwikkelen. De vraag is of we hier van kunnen leren. De technologische ontwikkelingen gaan in een enorm tempo en of er bij het gebruik van bepaalde materialen op lange termijn gezondheidseffecten optreden is niet altijd te voorspellen. Het gevaar van asbest schuilt niet in de chemische, maar in de fysische eigenschappen van het materiaal. Bij de ontwikkeling van nieuwe materialen moeten we dus hopen dat die eigenschappen na dertig jaar niet schadelijk blijken te zijn. — Door: Arjen Monden (redactielid Van der Waals)

N! juni 2012 | 27

Notulen VENI-ALV 28 februari 2012

Foto: iStockPhoto.com/shironosov

NIEUWS

Dinsdagavond 18 februari heeft de jaarlijkse algemene ledenvergadering van VENI plaatsgevonden in de Trafalger Pub in Eindhoven. De ALV werd vooraf gegaan door een maaltijd en afgesloten met een inspirerende lezing door Jom Luiten gevolgd door een gezellige borrel.

Aanwezig Aanwezig: Matthijs Cox (bestuur, redactie N!), Paul van Dijk (lid), Jos van Erum (lid), Corine Fabrie (bestuur, voorzitter), Karin Hendriks (lid), Mark Herps (Van der Waals), Koen op ’t Hoog (Van der Waals), Paul Janssen (bestuur, redactie N!), Frank Jehoel (bestuur, penningmeester), Erik Kieft (lid), Thijs Knaapen (lid), Jan-Jaap Koning (lid), Peter van Kruisbergen (bestuur, activiteitencommissaris), Hans van Leunen (lid), Arjen Monden (Van der Waals), Peter Pasmans (lid), Guido Quax (bestuur, secretaris), Ron Saris (lid), Jos Schlangen (lid), Peter Vaessen (lid), Daniel Willems (lid)

Opening Corine Fabrie heet alle aanwezigen welkom en opent de vergadering om 19.36 uur.

Goedkeuring agenda Daniel Willems vraagt naar de vorige notulen. Corine Fabrie meldt dat deze gemaild zijn en verschijnen in de N!. Daniel gaat hiermee akkoord. De agenda wordt ongewijzigd goedgekeurd.

Post in / Post uit Guido Quax heeft 9 afmeldingen binnengekregen: Patrick van Aarle, Henk Arts, Ronald Aarts, Roeland Huyink, Thijs Meijer, Pieter Nuiten, Miguel Schuilwerve, Kees Spoor en Tim Timmerman.

Mededelingen Frank Jehoel heeft een mededeling over de website. Deze is het afgelopen jaar aangepast en verplaatst naar een nieuwe host. De nieuwe host is goedkoper en biedt meer mogelijkheden. Tevens zijn er nieuwe e-mailadressen: onder andere. info@ veni.nl en [email protected]. Hans van Leunen vraagt naar de activiteit van VENI op netwerksite LinkedIn. Corine antwoord dat

28 | N! juni 2012

VENI daar vertegenwoordigd is. Jan-Jaap Koning vraagt naar of de oude VENI bladen ook op de website komen te staan. Frank Jehoel antwoord dat alleen de digitaal beschikbare bladen online zullen komen te staan. Tenzij iemand de oude bladen wil digitaliseren. Peter Pasmans merkt op dat Google nog doorlinkt naar de oude site. Frank Jehoel kondigt aan dit in orde te gaan maken.

Jaarverslag Guido Quax doorloopt de belangrijkste punten van het jaarverslag 2011. Het aantal VENI leden is het afgelopen jaar netto met 11 toegenomen tot een aantal van 587. Corine Fabrie schorst de vergadering voor tien minuten voor een kopje koffie of thee.

Financieel jaarverslag Frank Jehoel bespreekt het financieel jaarverslag van 2011. Over het algemeen zijn er weinig debiteuren en crediteuren, daar kan het bestuur tevreden mee zijn. Frank behandelt de winst & verliesrekening. Het resultaat is een toename van het eigen vermogen van €182,28, terwijl op een verlies van €550,- was begroot. De belangrijkste verschillende komen door het lagere aantal deelnemers aan de barbecue en de lezingenavond. Ook zijn de kosten voor de N! meegevallen.

Verslag kascontrolecommissie Daniel Willems vertelt dat de kascontrolecommissie bijeen is gekomen om de boeken te controleren. Deze bleken keurig in orde. De kascontrolecommissie adviseert de ALV om de financiële boekhouding over 2011 goed te keuren. De ALV neemt dit voorstel bij acclamatie over.

(Her)verkiezing van bestuursleden Corine Fabrie draagt Ron Saris en Dirk Trienekens voor als nieuwe bestuursleden. Peter van Kruisbergen en Guido Quax zijn niet herkiesbaar. Bij acclamatie wordt deze voorgestelde

bestuursverandering aangenomen. Corine Fabrie bedankt Peter van Kruisbergen. Peter heeft de eerste twee jaar in het bestuur de functie van penningmeester vertegenwoordigd en afgelopen jaar was hij de activiteitencommissaris. Hierna bedankt Corine Fabrie vertrekkend secretaris Guido Quax. Guido heeft de afgelopen drie jaar de functie van secretaris vertegenwoordigd. De functieverdeling zal als volgt zijn: Corine Fabrie blijft voorzitter en Frank Jehoel blijft penningmeester. Paul Jansen zal de rol van secretaris vertegenwoordigen en Ron Saris zal de nieuwe activiteitencommissaris zijn. Daarnaast blijft Matthijs Cox verantwoordelijk voor de N! en hij zal dit jaar bijgestaan worden door Dirk Trienekens.

diploma’s opgenomen te worden. Erik Kieft vraagt hoe het zit met nieuwe masteropleidingen die in de toekomst misschien aan onze faculteit te volgen zijn. Het bestuur gaat uit van de huidige situatie. Indien de statuten aangepast worden, dienen deze echter wel zo veel mogelijk op de toekomst voorbereid te zijn. Thijs Knaapen merkt op dat studenten met een propedeuse diploma ook een diploma behaald hebben aan onze faculteit. Corine zegt dat we dit mee zullen nemen. Marijn Kemper vraagt of het aanpassen van de statuten wel de moeite waard is en of het niet kan worden opgelost door het aanpassen van het huishoudelijk reglement (HR). Corine vindt dit een goed punt en zegt het mee te willen nemen in een van de opties.

Decharge en benoeming KCC

Corine geeft een korte samenvatting van de tot op heden naar voren gekomen opties: (i) geen wijzigingen in de statuten en gebruik maken van de buitengewone leden status (ii) de statuten aanpassen zodat de eisen om lid te worden in het vervolg in het huishoudelijk reglement kunnen worden aangepast (iii) de statuten aanpassen en de MSc titel toevoegen (iv) de statuten aanpassen en een ieder die een diploma (ir., MSc, BSc, dr., PDEng) aan onze faculteit behaald heeft de mogelijkheid geven lid te worden.

Patrick van Aarle gaat het tweede jaar in van zijn benoeming. Daniel Willems geeft aan nog een jaar met plezier in de KCC te blijven en stelt zich kandidaat. De ALV waardeert dit zeer en benoemt Daniel bij acclamatie.

Wijziging statuten Corine Fabrie legt de situatie uit. Met de komst van het Bachelor-Masterstelsel zijn er twee nieuwe titels ingevoerd. Na een drie jaar durende bachelor-fase, waarbij men na succesvolle afronding de graad Bachelor of Science (BSc) heeft verkregen, volgt een tweejarige master-fase waarbij men de graad Master of Science (MSc) kan verkrijgen. Deze titel (MSc) komt daarmee overeen met de oude ingenieurstitel (ir.) De graad Master of Science wordt internationaal erkend en is qua niveau vergelijkbaar met de oude ingenieur titel. Volgens de Nederlandse Wet op het Hoger Onderwijs is de MSc gerechtigd om de titel ingenieur (ir.) te voeren, afhankelijk van de opleiding en op voorwaarde dat deze is behaald aan een Nederlandse universiteit. 'Oude' bezitters van de ingenieur titel mogen ook de mastergraad voeren. Het bestuur wil de leden raadplegen of deze nieuwe titels (BSc en/of MSc) in de statuten moeten worden opgenomen, sinds daar nu alleen de ingenieur (ir.) titel in opgenomen is. Corine merkt op dat het beleid van het alumnioffice is dat iedereen die een diploma aan een van de TU/e faculteiten behaald heeft, een TU/e-alumnus is. Vervolgens vraagt Corine de leden naar hun mening over deze kwestie. Jan-Jaap Koning vraagt hoe het dan zit met de mensen die de titel Professional Doctorate in Engineering (PDEng) aan onze faculteit behaald hebben. Zij zijn immers, net als ‘gewone’ doctoren (dr.), TU/e-alumnus en moeten in het geval doctoren lid kunnen worden, dan ook lid kunnen worden. Corine bedankt Jan-Jaap voor deze opmerking en zegt dat we PDEng’ers mee zullen nemen in een van de opties. Jos Schlangen staat achter het idee om mensen die een diploma aan de faculteit Technische Natuurkunde hebben behaald de mogelijkheid te geven lid te worden. Hij merkt op dat het nu echter ook al mogelijk is mensen met een ‘afwijkend’ diploma lid te laten worden door gebruik te maken van de “buitengewone leden” status. Corine legt uit dat de statuten, in de ogen van het bestuur, volledig moeten zijn en daarom dienen in dat geval tenminste MSc

Activiteiten 2012 Ron Saris geeft Peter van Kruisbergen, oud activiteitencommissaris, het woord. De jaarlijkse barbecue zal op 8 juni plaatsvinden. De lezingenavond zal dit jaar in het najaar gehouden worden. Er zal verder gegaan worden met het opzetten van de generatie specifieke activiteiten.

Begroting en voorstel contributie 2012 Frank Jehoel neemt de begroting door. De afwijkende posten zijn de kosten voor aspirant/ledenwerving en een reservering die VENI wil doen voor een bijdrage aan de nieuwe Salon van Van der Waals. Door de verhuizing van de faculteit zal het huidige onderkomen van de Borrel komen te vervallen. Aangezien een groot aantal VENI-leden regelmatig de borrel bezoekt, stelt het bestuur voor een bijdrage te leveren aan de nieuwe Salon. Gedacht kan worden aan een nieuwe bar of meubilair, maar dit zal dan in overleg gebeuren met het bestuur van Van der Waals. Het bestuur stelt voor de contributie op 10 euro per jaar te houden. De begroting wordt bij acclamatie aangenomen.

WVTTK Er is niets ter tafel gekomen.

Rondvraag Jan-Jaap Koning vraagt hoe het zit met het contact met de andere alumniverenigingen. Corine Fabrie antwoordt dat er samen met de andere verenigingen en het alumnioffice van de TU/e de alumnidag wordt georganiseerd.

Sluiting Corine Fabrie bedankt de aanwezigen en sluit de vergadering om 20.52 uur. — Door: Paul Janssen (Bestuurslid VENI)

N! juni 2012 | 29

Meet Sheldon Cooper Er is mij verteld dat sociale conventie voorschrijft dat men een stukje begint met een quote, aanleiding of grappig intro. Vandaar mijn persoonlijke, favoriete grap: "A neutron walks into a bar and asks: ‘How much for a drink?’ The bartender says: ‘For you, no charge’." BAZINGA! Vorige maand kreeg ik een e-mailtje uit het verre Eindhoven te Nederland. Ik werd verzocht door leden van uw studievereniging voor ‘natuurkunde’ om een bijdrage te schrijven voor het verenigingsblad. Ik wist dat Nederlanders onbeschoft waren, maar dit verzoek was zelfs voor Nederlandse standaarden ronduit brutaal. Ik, Sheldon Lee Cooper BSc, MSc, MA, PhD, ScD, toekomstig Nobelprijswinnaar, wordt gevraagd om ‘zomaar’ een artikel te schrijven voor een verenigingsblad. Ik had me er bijna overheen gezet en stond op het punt om u te verlichten met een verhandeling over

"Natuurkunde kan dus op historische gronden niet technisch zijn." de superioriteit van snaartheorie in het verenigingen van kwantummechanica en algemene relativiteitstheorie ten opzichte van de luskwantumzwaartekracht. Voordat ik hiermee begon, bekeek ik het verzoek nogmaals. Toen zag ik dat uw studie ‘technische natuurkunde’ heet. Wat is dat in Feynmanns naam? ‘Technische natuurkunde’? Hoe kan natuurkunde technisch zijn? Natuurkunde is ooit begonnen bij de Oude Griekse natuurfilosofen, die begonnen met het nadenken over de wereld om hen heen.

30 | N! januari juni 2012 2012

Zij verfoeiden iedere vorm van techniek en pleitten voor een volledig intellectuele bedrijving van wetenschap. Natuurkunde kan dus op historische gronden niet technisch zijn; technische natuurkunde is een contradictio in terminis. Toen ik bij een bliksembezoek aan Nederland uw faculteit uit nieuwsgierigheid bezocht, trof ik een slagveld aan. Een fietsenmakerbedrijf uit een derdewereldland dekt de lading waarschijnlijk het best! Overal verschrikkelijke, sissende, metalen apparaten waarachter mensen (die zichzelf ‘natuurkundige’ noemen) hersenloze taken vervullen! Toen ik deze heikele situatie geconstateerd had, heb ik direct een brief geschreven aan uw College van Bestuur. In deze brief heb ik hen geadviseerd om een nieuw gebouw te laten bouwen, met zo min mogelijk ruimte. Wanneer er weinig ruimte is, kunnen er immers geen grote, stinkende apparaten meer geplaatst worden en dient uw faculteit het licht te zien: grote natuurkundigen als ikzelf, met een grote geest, kunnen wel in een kleine ruimte gestopt worden. Theoretische natuurkunde heeft de toekomst! Het doet me deugd te vernemen dat uw College van Bestuur mijn wijze raad heeft opgevolgd en u gaat onderbrengen in een piepklein gebouw. Dit getuigt van grote Visie bij uw Wijze Leiders. Er kwam mij ook ter oren dat de dezelfde Wijze Mannen hebben besloten uw curriculum om te gooien. Onder de naam van ‘het Bachelor College’ zijn zij van plan indringende wijzigingen aan te brengen aan uw faculteit. Een onderdeel van het Bachelor College is om mensen die natuurkunde willen gaan studeren, te dwingen vakken te volgen die ze eigenlijk niet willen volgen. Wat een geweldig idee! Zo kan de universiteit veel studenten trekken en groeien!

"Bij nader inzien ben ik toch bang dat er bij uw Wijze Leiders enkele spreekwoordelijke steekjes los zitten." Zo krijgt de universiteit ‘multi-inzetbare’ studenten die een ‘synergie’ vormen van ‘verschillende disciplines’ en ‘aantrekkelijker’ voor het bedrijfsleven zijn! Waarom is dit niet eerder ingevoerd? De geniale geest die dit prachtige concept heeft bedacht zou niet één Nobelprijs moeten krijgen, maar meteen alle Nobelprijzen van alle disciplines in één keer, en dat voor de komende tien jaar! BAZINGA! Dachten jullie echt dat ik dat meende? Nee, ik parafraseerde alleen een stukje uit de propaganda die uw universiteit maandelijks rondstuurt in haar ‘Op weg naar het Bachelor College’-nieuwsbrief. Het heeft wat weg van de vroegere Sovjetpropaganda. Bij nader inzien ben ik toch bang dat er bij uw Wijze Leiders enkele spreekwoordelijke steekjes los zitten. Hiermee wil ik dit stukje voor uw verenigingsblad beëindigen. Ik heb gehoord dat er in Utrecht een vereniging voor échte natuurkunde zit. Mocht u nog verdere bijdragen van mij aan de Nederlandse literaire loopgraven willen lezen, dan verwijs ik u door naar het verenigingsblad van studievereniging A-Eskwadraat. — Door: Dr. Sheldon Cooper (vertolkt door Erik van der Wurff)

foto: iStockphoto.com/loops7

Varia

Anouk (over bangalijsten bij natuurkunde): “Dan staan zeker alle vrouwen van natuurkunde erop, anders heb je wel een erg kort lijstje.” Koen Merkus: “Hoezo, mogen er geen mannen op dan?” Leroy: "Hey, zijn dat mensen van de borreltocht?" Lorenz: "Dat moet haast wel, want ik ruik parfum."

Siem van Limpt over het vector uitproduct: “Ik doe 'm altijd tegen de klok in want dan heb ik meer tijd.”

Steven van der Linden: "Ik denk niet dat iemand mij hier kan overhalen." Peter de Vrieze: "Nee, ik heb inderdaad geen tieten."

Jürgen Kohlhepp: "Ik heb jouw Farad niet, en die van je opa heb ik ook niet."

Remy: “Bij ons op de middelbare school was ‘t gewoon cool als je ouders veel koeien hadden of een mooie tractor ofzo.”

Stuur je quotes naar [email protected].

Vorige puzzel De vorige puzzel had veel inzendingen en maar liefst alle inzendingen waren goed. Na loting blijkt dat Anouk Meesen de Borrelbonnen gewonnen heeft, gefeliciteerd! De oplossing was dat de wokgrage student met de bruine trui het tentamen FTV heeft gehaald met een acht, deze student drinkt La Chouffe. Omdat de lezers van de N! blijkbaar van logische raadsels houden doen we er deze week ook weer een.

Nieuw raadsel Je staat tijdens je vakantie op een brug en wilt gaan bungeejumpen. Er staan drie mannen (A,B en C) die elk een elastiek aan de reling hebben vastgemaakt en je willen overhalen om juist bij hen te komen springen. Een medewerker van het hostel heeft je gezegd dat slechts een van deze mannen te vertrouwen is en je weet dat de volgende drie zinnen waar zijn: •

Een van de mannen spreekt altijd de waarheid en bij hem zul je een sprong altijd overleven.

• •

Een van de mannen liegt altijd en bij hem zul je een sprong naar alle waarschijnlijkheid niet overleven. Een van de mannen spreekt soms de waarheid, het is ook niet verstandig bij deze man een sprong te wagen.

De mannen verstaan je wel, maar antwoorden in een taal die je niet kent. Je besluit om er met ja/nee vragen achter te komen waar je veilig een sprong kunt wagen. De antwoorden die je krijgt zijn Bah of Boh, je weet niet welke ja en welke nee is. Hoeveel vragen moet je stellen om er achter te komen waar je veilig kunt springen? Wat zijn die vragen en hoe weet je welke man eerlijk is?

Mail je antwoord voor 1 augustus naar [email protected] en maak kans op drie Borrelbonnen!

N! juni 2012 | 31

Wetenschap

Warmteopslag in zouten

Foto: Matthijs Cox, star-sapphire-stock.deviantart.com

Natuurkundig onderzoek dat zeer dicht bij de maatschappij staat, daar houdt Pim Donkers zich graag mee bezig. In deze N! vertelt hij over zijn onderzoek waar hij pas mee is begonnen: het opslaan van energie in zouten. In zijn ogen kan dit leiden tot enorme wetenschappelijke doorbraken die veranderingen in je eigen huiskamer tot gevolg hebben. In de praktijk zouden met behulp van slimme zouten de stookkosten in een huis tot bijna nul kunnen worden gereduceerd. Hier legt hij uit hoe dit in zijn werk zou moeten gaan.

32 | N! juni 2012

De toekomst van warmte Iedereen kent het wel, in de zomer is het snikheet en zweet je je huis uit en in de winter zo koud dat je moeite hebt om je huis warm te stoken. Er is voldoende warmte aanwezig in een jaarkalender, maar de vraag en aanbod ervan zijn niet op elkaar afgestemd. Zou het niet handig zijn om een warmtebatterij te hebben? Een batterij die je in de zomer oplaadt met de overtollige warmte in het huis en die je in de winter ontlaadt zodat je ook dan een aangename temperatuur overhoudt. Voordelen zouden zijn dat er CO2-neutraal gedoucht en gestookt kan worden en dat je stookkosten tot nul reduceren. Dit zijn enkele van de redenen waarom er de afgelopen jaren steeds meer onderzoek gedaan wordt door verschillende partijen in Nederland, zoals TNO, ECN en de TU/e, naar deze ‘magische’ warmtebatterij.

Mogelijke opslagsystemen

tot de warmtecapaciteit van het zout, wat verwaarloosbaar is met de energie die vrijkomt bij de chemische reactie. Zie Figuur 1 voor een schematische weergave van het proces in het geval van het zout calciumchloride en het gas methanol. Naast het lage energieverlies hebben de zoutsystemen een veel hogere opslagdichtheid dan de huidige methodes. De energiedichtheid van een gemiddeld thermochemisch materiaal is hoog, ongeveer 40 keer hoger dan het verwarmen van water van 20°C naar 60°C. Dit maakt thermochemische opslag in theorie een ideaal systeem. Daarnaast kan je temperatuurafhankelijk warmte opslaan door een juiste keuze van een zoutsysteem. Zo kan je zouten laten reageren met water, maar ook met ammoniak en methanol. Alle drie de opties kunnen daarnaast nog reageren met tientallen zouten, wat uiteindelijk de keuze voor het geschikte systeem niet gemakkelijk maakt.

Voordat je een warmtebatterij kan ontwikkelen moet er allereerst bepaald worden hoe lang de warmte opgeslagen dient te worden. Zo kun je een oplossing zoeken voor dagelijkse warmteopslag of opslag over een heel jaar. Voor het eerste systeem is het van belang dat de warmte snel opgeslagen wordt en weer vrijkomt en dat het systeem over veel cycli stabiel is. Voor het tweede systeem is het veel meer van belang dat het warmteverlies tijdens de opslag zo klein mogelijk is.

"Een batterij die je in de zomer oplaadt met de warmte in het huis en die je in de winter ontlaadt."

De meest bestudeerde systemen kunnen onderscheiden worden in drie soorten: 1) Latente opslag, hierbij maak je gebuikt van de warmtecapaciteit van een materiaal, bijvoorbeeld een zak vol warm water. 2) Fase opslag, hierbij maak je gebruik van de energie die een faseverandering kost, bijvoorbeeld was in je muren die overdag smelt en ’s nachts stolt. 3) Chemische opslag, gebruik makend van een chemische reactie, bijvoorbeeld een reactie van water met een zout.

Alhoewel de reacties al beschreven zijn in literatuur aan het einde van de 19e eeuw en in 1964 voor het eerst is beschreven hoe de reacties gebruikt kunnen worden voor een warmteopslag systeem, kent de methode nog een aantal problemen. De huidige problemen met de methode zijn de reversibiliteit van de reactie en de snelheid van het warmtetransport in het systeem. Uit de eerste pilotprojecten blijkt dat het rendement afneemt na verschillende op- en ontlaadcycli zonder aantoonbare reden. Daarnaast is de aan- en afvoersnelheid van de warmte erg traag, zo traag dat het niet voldoende 

Thermochemische opslag De huidige systemen die in de praktijk al toegepast worden zijn voornamelijk gebaseerd op latente en fase opslag. Deze hebben het nadeel van een lage energiedichtheid en een slecht rendement voor lange termijn opslag. Thermochemische opslag is echter een veelbelovende techniek welke gebruik maakt van de energie die vrijkomt tijdens de absorptie van een gas B(g) aan een zout A(s). De reactie is in formulevorm als volgt: AB(s) + warmte

Ontladen

CaCl2(s)+4CH3OH(g)  CaCl2.4CH3OH (s)+warmte

CH3OH

CaCl2

Warmte

Warmte

CaCl2.4CH3OH

CH3OH

A(s) + B(g).

Met behulp van de temperatuur en de gasdruk van B kan de reactie gestuurd worden. Wil je warmte hebben in de winter, dan zal de gasdruk van B opgevoerd moeten worden. In de zomer kan het systeem opgeladen worden door warmte in het systeem te leiden. Zolang de gasdruk van B dan laag genoeg is zal de reactie niet teruglopen, zelfs als de temperatuur weer daalt in het systeem. Omdat de reactie naar links enkel kan plaatsvinden in de aanwezigheid van gas B en deze separaat opgeslagen kan worden, zal het energieverlies beperkt blijven

Opslag

CaCl2.4CH3OH (s)+warmte  CaCl2(s)+4CH3OH(g)

Figuur 1: Een schematisch diagram van het hydratatie/dehydratatieproces van een zoutcomplex, uitgewerkt voor CaCl2.4CH3OH. Wanneer dit zout warmte opneemt, splitst het zich op in het zout calciumchloride (CaCl2) en het gas methanol (CH3OH).

N! juni 2012 | 33

MgSO4.7H2O

CaCl2.4CH3OH

Figuur 3: Twee voorbeelden van te bestuderen zoutsystemen.

Figuur 2: De opstelling, met rechts de 4.7 tesla magneet en links daarnaast de nieuwe NMR insert.

 is om water te verwarmen tijdens een douchebeurt. Wanneer je een zout systeem als opslag wilt gebruiken zal er daarom op dit moment nog een extra buffer systeem nodig zijn.

Mijn onderzoek De problemen met de pilotsystemen zijn de aanleiding van mijn onderzoek bij de groep transport in permeabele media (TPM). Het doel van mijn project is een zoutsysteem te ontwikkelen welke aan de industriële eisen kan voldoen. Hiervoor zullen we eerst inzicht moeten krijgen in hoe het water zich verplaatst in een zout tijden het hydrateren en dehydrateren. Watertransport in materialen volgen en analyseren is een van de hoofdpijlers van de groep TPM. De groep staat op onze faculteit bekend om zijn onderzoek naar water- en zouttransport in bakstenen, maar naast bakstenen zijn er voldoende andere materialen die bestudeerd worden. Voor het bestuderen van deze processen wordt Nuclear Magnetic Resonance, NMR, gebruikt, ook wel bekend in de medische wereld als MRI. Deze techniek maakt het mogelijk om dichtheden van elementen met een magnetische spin op een non-destructieve manier te meten. De elementen die in onze groep gemeten kunnen worden zijn 1H, 6Li en 23Na en 35Cl. Naast de dichtheid en de zelfdiffusiecoëfficiënt kan ook worden bepaald in wat voor omgeving het ion zich bevindt. Zo kan er onderscheid gemaakt worden of het element zich in een poreus materiaal bevindt of in een bulkoplossing zit.

Opstelling Dit onderzoek wordt gedaan in een supergeleidende magneet met een veldsterkte van 4.7 T. Het hoge veld maakt het mogelijk om ook lage waterconcentraties te meten zonder heel vaak te moeten middelen. Daarnaast is de magneetope-

34 | N! juni 2012

ning groot wat de mogelijkheid geeft om een opstelling in de magneet te maken, een zogenoemde insert. Na wat eerste proefexperimenten hebben we besloten dat de toenmalige insert niet aan onze eisen voldeed en zijn we begonnen met het bouwen van een verbeterde insert. Deze insert had een aantal eisen waaraan hij moest voldoen. De belangrijkste eisen waren: hij moet een gradiëntspoel bevatten die zorgt voor een resolutie van ongeveer 0,5 mm; de temperatuur in de insert moet gecontroleerd kunnen worden en de relatieve luchtvochtigheid zal regelbaar moeten zijn. De laatste twee eisen zijn belangrijk als je het hydrateren en dehydrateren van je zouten op een gecontroleerde manier wilt doen.

"De aan- en afvoersnelheid van de warmte is erg traag, onvoldoende voor tijdens een douchebeurt." De waterdruk in samenspraak met de temperatuur bepaalt namelijk of en hoe snel een stof hydrateert danwel dehydrateert. Na een jaar sleutelen aan de opstelling is het gelukt om met de nieuwe insert deze processen daadwerkelijk te volgen.

Plan Nu de apparatuur op orde is, kunnen we dan beginnen met het analyseren van verschillende zoutsystemen. De komende 2 maanden gaan we zoveel mogelijk systemen meten en karakteriseren met behulp van de NMR. Het zout wordt gehydrateerd en gedehydrateerd door een luchtstroom over het zoutsample te blazen. Vanwege de verhuizing naar Cascade zal de opstelling een jaar lang niet operationeel zijn. Tijdens deze tijd zullen de metingen geanalyseerd worden en ontwikkelen we een model. In dit model zullen ook de kristalstructuren meegenomen moeten worden die gemeten kunnen worden met röntgendiffractie. Na de verhuizing zal het model dan gevalideerd kunnen worden. Wanneer dit allemaal lukt zal met dit model en literatuur een ideaal zoutsysteem samengesteld kunnen worden op basis van de wensen van de industrie. En wie weet hebben we dan over 4 jaar een werkend opslagsysteem. — Door: Pim Donkers (VENI-lid, promovendus TPM)

Activiteit

LiXi 2012: Nach Hamburg Op Hemelvaartsdag, vroeg in de ochtend, begon ons liftavontuur naar Hamburg. Vijf duo’s gingen de strijd met elkaar aan om de beste lifters van Van der Waals te worden. Snel aankomen in Hamburg was belangrijk, maar nog belangrijker was het om punten te halen met de foto-opdrachten. Voor mij en Daniël was het onze eerste liftervaring.

Een dagje Hannover Na de eerste lift bleek echter dat alle tips die we van tevoren hadden gekregen niet voldoende waren geweest. Het begon nog wel zo goed met onze directe lift naar Hannover, honderd kilometer van Hamburg verwijderd. Toen we net een pompstation voorbij waren gereden, bedachten we te laat dat we een goede uitstapplek moesten zoeken. Tot voorbij Hannover was er echter geen pompstation meer te bekennen, waardoor we vervolgens net voorbij Hannover in een klein dorpje bij een afrit gedropt werden. Dit bleek een foutje met grote gevolgen. Het heeft ons namelijk meer dan acht uur gekost om uit Hannover weg te komen! Op sommige momenten hadden we er echt geen vertrouwen meer in dat we ooit nog in Hamburg aan zouden komen. Toen een lift ons naar het station bracht, was het dan ook heel verleidelijk om de trein te pakken. Maar dat zou vals spelen zijn, dus staken we met lood in de schoenen onze duimen toch maar weer de lucht in. We hadden zelfs al slaapplekken bedacht: rioolbuizen bij een bouwput leken relatief comfortabel en warm.

Zurück ins Rennen! Uiteindelijk kwam dan toch de redding. Een oude man reed speciaal voor ons naar een benzinestation aan de snelweg. Alles bij elkaar waren we na vier liften hemelsbreed verder van Hamburg verwijderd dan direct na onze eerste lift tot Hannover. Maar we stonden nu wel bij een pompstation aan de snelweg! Vanaf daar ging het heel gemakkelijk door naar Hamburg, waar we om elf uur ’s avonds uitgeput maar voldaan aankwamen. Een ander groepje dat via Hannover ging had echter nog meer pech en was daar blijven steken zonder dat er nog vrije hostels te vinden waren. Om half vier ’s nachts reden ze doodop op de achterbank van de commissieauto Hamburg binnen. De drie overige groepen, waarvan Niek en Bart als eerste van hun biertje mochten genieten, hadden meer succes gehad en kwamen allen al rond vijf uur in Hamburg aan.

Nog kans om te winnen? Gelukkig voor ons betekende als eerste aankomen nog niet hetzelfde als winnen. Gezien onze lange reistijd hadden we

meer dan genoeg tijd voor de foto-opdrachten. In onze eerste lift mochten we zelfs beiden een stukje in de auto rijden, toen we grapten dat we daar ook punten voor kregen. En toen we zeiden dat een lekke band duizend punten was, zei de chauffeur: “Dat kan geregeld worden! Bij een benzinestation kun je een band oppompen voor vijftig cent.” Zo waren er nog meer dingen waar we punten voor kregen, zoals een hond in de auto, een kusje van de pompbediende, over een landweg rijden, enzovoort. Uiteindelijk bleek dat bij elkaar net voldoende om meer punten te hebben dan Niek en Bart en zo de overwinning in de wacht te slepen!

Chillen in Hamburg Hamburg zelf was een leuke en mooie stad. Vrijdag zijn we met de groep naar een oud havengebied met grote pakhuizen geweest. Ook hebben we een wandeling langs de nieuwe haven gemaakt. 's Middags waren we vrij om te doen wat we wilden en 's avonds zijn we uitgegaan in Sternschanze en de beroemde Reeperbahn. Zaterdag hebben we een bezoekje gebracht aan de universiteit. Hierna hebben we in het park ganzen gevoerd, terwijl we lagen te chillen op het gras. 's Avonds sloten we gezellig af met een gezamenlijk etentje in Sternschanze waar we onze prijs – een bokaal en een miniatuur VW-busje – trots in ontvangst namen! We gingen die avond niet al te laat naar bed, want de volgende ochtend moesten we weer terug naar Eindhoven...

En weer terug naar huis De terugweg ging bij iedereen een stuk voorspoediger. De meeste teams waren voor half zes thuis. Wijzelf zijn in zes uur teruggekomen, dankzij één lift van Hamburg naar Nederland! Gelukkig een stuk sneller dan de zestien uur die we voor de heenweg nodig hadden. Onze ervaring is dat liften gemakkelijk is als je op een goede plek staat en je mensen makkelijk kunt aanspreken. Echter, als je ergens langs de kant van de weg staat met een bordje in je hand en je duim omhoog, lijkt het soms zelfs onmogelijk. Maar de voldoening is dan des te groter als je uiteindelijk op de plek van bestemming bent aangekomen. — Door: Marijke Valk (Van-der-Waalslid & winnares LiXi 2012)

N! juni 2012 | 35

AFSTUDEREN

Goud, virussen en fysica Virussen lijken op het eerste gezicht niet de zorg van een natuurkundige, maar niets blijkt minder waar te zijn! Virussen bevatten enorm veel interessante fysica. Tijdens mijn afstudeeropdracht in de vakgroep TPS, onder begeleiding van Paul van der Schoot, bestudeer ik het proces van zelfassemblage en encapsulatie van ‘virusachtige' deeltjes. Om preciezer te zijn, kijk ik naar de encapsulatie van een gouddeeltje met een virale eiwitmantel. Nu zijn er twee vragen die in jullie kunnen opkomen: Waarom zou je een gouddeeltje willen encapsuleren met een eiwitmantel van een virus? En waarom zou een fysicus zich hiermee bezig willen houden? Wel, ik zal in dit stukje beide vragen proberen te beantwoorden.

Virale assemblage Voor we het zullen hebben over de encapsulatie van gouddeeltjes, wil ik eerst wat kwijt over de fysica van virusjes. Het meest eenvoudige model dat een fysicus kan bedenken voor een sferisch virus bestaat uit twee delen: een eiwitmantel en een "klompje" genetische materiaal (zie figuur). Het genetische materiaal, DNA of RNA (afhankelijk van het type virus), is negatief geladen. De eiwitmantel, welke het genetische materiaal insluit, bestaat uit 60T identieke eiwitunits (T is een natuurlijk getal). Een deel van iedere eiwitunit bezit aan de N terminus een positief geladen staart, Arginine Rich Motive of kortweg ARM genaamd. Het feit dat de kern van het virus (genetisch materiaal) negatief geladen is en de eiwitmantel positief, zorgt voor een elektrostatische attractie tussen de kern en de mantel. In mijn project zal ik deze elektrostatische interactie gebruiken voor het beschrijven van de zelfassemblage van virusdeeltjes. De zelfassemblage van een virus is dus in essentie de encapsulatie van het genetische materiaal door een eiwitkapsel.

er is nog een belangrijkere reden waarom wij, fysici, naar dit soort systemen kijken. Dit soort systemen bezit een hele hoop leuke fysica . Zelf kijk ik in mijn project naar de assemblage van een eiwitmantel rondom een negatief geladen gouddeeltje.

Elektrostatica & virusjes Zoals eerder gezegd, blijkt de assemblage van virale kooien rondom een negatief geladen kern (genetisch materiaal of Au deeltje) sterk af te hangen van de elektrostatica van het systeem. Het model dat ik beschrijf ziet er als volgt uit:

Encapsulatie

"Qua toepassingen moet je dan denken aan encapsulatie van quantum dots en andere stoere deeltjes voor medische diagnostiek. "

Biologisch gezien is de reden van encapsulatie duidelijk, namelijk het beschermen van het genetische materiaal tegen schadelijke externe factoren binnen een cel. Encapsulatie creëert dus een micro-omgeving voor alles wat binnen de virale kooi (eiwitmantel) zit. Een virale kooi kan ondermeer dienen als reactievat, consentrator of transportmiddel voor een metaboliet door de cel heen. Wetenschappers willen deze eigenschappen van die virale kooien beter gaan begrijpen en uiteindelijk ook gaan gebruiken. Qua toepassingen moet je dan denken aan encapsulatie van kwantum dots en andere stoere deeltjes voor medische diagnostiek. Virus encapsulatie heeft dus duidelijk maatschappelijke toepassingen, maar

Aan een zoute oplossing worden eiwit subunits en sferische gouddeeltjes toegevoegd. Deze sferische gouddeeltjes zijn gecoat met negatief geladen PEG deeltjes waardoor ze negatief geladen zijn. Afhankelijk van de omgeving (pH, zoutsterkte,…), bezitten deze gecoate gouddeeltjes een gegeven negatieve ladingsdichtheid. In bepaalde omstandigheden zullen de positief geladen eiwitunits in veelvouden van 60 een virale kooi rondom het gouddeeltje vormen. Elektrostatisch gezien is het proces van assemblage een competitie tussen de attractie van het gouddeeltje en de positief geladen eiwitunits en de repulsie van de positief geladen eiwitunits onderling. Nu hebben

36 | N! juni 2012

Links: Referentie toestand bestaande uit 60T eiwitunits welke netto positief geladen zijn en een sferisch gouddeeltje welke netto negatief geladen zijn. Rechts: Geassembleerd deeltje.

we kwalitatief al een beetje een gevoel voor wat er gebeurt. Om het kwantitatief te gaan beschrijven, gaan we gebruik maken van het principe van vrije energie minimalisatie. Dit zegt dat een systeem in evenwicht streeft naar de minimale vrije energie. Je kunt wat zeggen over assemblage, als je de vrije energie kan bepalen voor het geassembleerde deeltje en voor de referentietoestand (los gouddeeltje + losse eiwitunits in oplossing), maar het bepalen van elektrostatische vrije energieën blijkt moeilijker te zijn dan je zou denken. Het bezorgt de fysici in dit vakgebied dan ook al decennia lang kopzorgen.

Vrije energieën Even als herhaling, met vrije energie van een systeem bedoel ik de bruikbare arbeid die een systeem kan verrichten. Om de elektrostatische vrije energie van een systeem te kunnen bepalen, hebben we de elektrische potentiaal van het systeem nodig zoals jullie die kennen uit het vak elektromagetisme. Deze elektrische potentiaal beschrijft de invloed van de verschillende ladingen in de ruimte. Het bepalen van deze potentiaal in een zoutoplossing blijkt echter geen sinecure te zijn en kan worden uitgerekend door het oplossen van de PoissonBoltzmann vergelijking. Dit is vanwege het zout een extreem niet-lineaire differentiaalvergelijking. Deze niet-lineariteit komt door de invloed van de vrije zoutionen op het elektrische veld. In ons systeem is deze invloed behoorlijk sterk. Mathematisch ziet de Poisson-Boltzmann vergelijking er als volgt uit:

Hierin is Ψ(r)de elektrische potentiaal,ρ0 een maat voor de zoutsterkte in de afwezigheid van een elektrisch veld. De oppervlakteladingsdichtheid zit verscholen in een randvoorwaarde van de potentiaal. Tijdens mijn afstuderen probeer ik nuttige dingen te zeggen over deze vergelijking en met behulp van bestaande technieken een al dan niet analytische uitdrukking te vinden voor de potentiaal Ψ(r). Hiermee kan de vrije energie van het systeem en referentietoestand bepaald worden. Als we het vrije energieverschil tussen beide toestanden weten, is het mogelijk om de toestand met de laagste vrije energie te bepalen. Je kunt nu denken … dus? Maar dit is exact waar we naar op zoek waren. Een positief vrij energieverschil betekent dus dat het energetisch niet gunstig is voor het systeem om geassembleerde deeltjes te vormen. Een negatief vrij energieverschil betekent dat het systeem erg graag geassembleerde deeltjes wilt vormen. Dit vrij energieverschil kan nu bepaald

worden als functie van de ladingsdichtheid van het gecoate gouddeeltje. Hiermee kunnen we dus gaan voorspellen voor welke ladingsdichtheden van het gecoate gouddeeltje er zulke geassembleerde deeltjes gevormd kunnen worden.

Experimenten Het mooie aan theorie is dat ze experimenten zou moeten verklaren. In Bloomington, Amerika hebben ze experimenten gedaan waarbij ze gecoate gouddeeltjes en eiwitunits in een zoute oplossing hebben gedaan. Hierbij hebben ze gekeken voor welke ladingsdichtheid en grootte van het gouddeeltje er geassembleerde deeltjes gevormd worden in de oplossing. Deze experimenten zou ik in de nabije toekomst graag verklaard zien. Er blijken nog enkele subtiliteiten om de hoek te komen kijken, maar ik heb er alle vertrouwen in dat dit wel zal lukken. Ik hoop nu dat jullie wel een beter beeld hebben gekregen van wat een theoretisch afstudeerder zoal doet. Het cliché dat je de hele dag naar je scherm of blad zit te staren, hopend op een goed idee, is dus absoluut waar! — Door: Remy Kusters (Van-der-Waalslid)

Remy Kusters

N! juni 2012 | 37

OPROEP

Redactieleden gezocht We zijn op zoek naar nieuwe, enthousiaste studentredacteurs die onze redactie willen komen versterken. Lijkt het jou leuk om te schrijven over wetenschap, het studentenleven of ander fysisch relevante onderwerpen? Of lijkt het je juist leuk om je bezig te houden met de vormgeving van en/of fotografie voor de N! ? Laat dan wat van je horen! Spreek een van onze redactieleden aan (zie de colofon), of stuur een mailtje naar [email protected].

Bestuursleden gezocht Bij VENI streven wij naar een regelmatige vernieuwing van een deel van het bestuur. Daarom zoeken we ook dit jaar weer mensen die het leuk lijkt bij te dragen met enthousiasme en nieuwe ideeën. Binnen het bestuur zijn er verschillende taken zoals: ledenadministratie, financiën, activiteitencoördinatie, redactie N!, website beheren of misschien wil je wel iets helemaal nieuws inbrengen. Er zijn geen vaste vacatures. Bij de verdeling van de taken kunnen we daarom met jouw voorkeuren rekening houden.Het bestuur vergadert 5-7 keer per jaar, ’s avonds of in het weekend. Lijkt het je leuk om lid te worden van het VENI-bestuur of wil je nog wat meer informatie, neem dan contact op met het bestuur via [email protected].

Alumninet Adreswijziging? Ander e-mailadres? Nieuwe baan? Daarom deze oproep aan alle alumni: "Houd jouw contactgegevens actueel!" Je kunt wijzigingen in jouw persoonlijke (adres)gegevens en voorkeuren kenbaar maken via Alumninet, de centrale alumnidatabase van de TU/e. VENI gebruikt deze database voor haar ledenadministratie en dient daarmee ook de faculteit Technische Natuurkunde, zodat je jouw wijziging maar op één plek binnen de TU/e hoeft door te geven. Dus surf naar http://alumninet.tue.nl en houd jouw contactgegevens actueel!

38 | N! juni 2012

5 000 METER TRACK 150 000 KOFFERS PER DAG 1 BAS BIJKERK

Inderdaad, het zijn imposante systemen die Vanderlande Industries realiseert. Material handling systemen voor tal van nationale en internationale distributiecentra, luchthavens en sorteercentra. De ene keer betrekkelijk compact en overzichtelijk. De andere keer zeer uitgebreid, behorend tot ‘s werelds grootste installaties. Complex en opgebouwd uit de meest innovatieve en creatieve oplossingen op het gebied van elektronica, mechanica en besturingstechnologie.

Unieke systemen, die altijd weer anders zijn. Gerealiseerd door bijzondere mensen. Bas Bijkerk bijvoorbeeld. Een van onze collega’s die niet uitgesproken raakt over de projecten waarbij hij van begin tot einde betrokken is. Internationale miljoenenprojecten, waar hij in multidisciplinair teamverband aan werkt. En waar hij trots op is! Net als zijn 2 000 collega’s op onze verschillende kantoren in de wereld.

UNIEKE SYSTEMEN, BIJZONDERE MENSEN

De boeiendste technische en logistieke uitdagingen. Een creatieve omgeving met gedreven collega’s die van aanpakken weten. De afwisseling van projectenwerk. Met internationale carrièremogelijkheden. Unieke systemen. Bijzondere mensen. Je vindt het bij Vanderlande Industries. Kijk op www.vanderlande.com. WWW.VANDERLANDE.COM

Mythbusters: Wetenschappelijk entertainment Deze keer in de categorie 'kan dat eigenlijk wel?': een onderzoek naar de mogelijkheid om een vijandig schip op optische wijze te ontbranden. Daarnaast wordt er een verklaring gezocht voor het fenomeen supersterke verstrengelde telefoonboeken.

Gloeiende, gloeiende Ik begin met een simpel rekensommetje over de zogenaamde “Archimedes Death Ray”. Het verhaal speelt zich af tijdens de Tweede Punische Oorlog, rond 200 voor Christus. De havenstad Syracuse was onder aanval van de Romeinen. Archimedes, een bekende inwoner van de stad, had al een reputatie opgebouwd door zijn onderzoek naar hydrostatica (zijn bekende “Eureka!”-moment). Maar hier hield zijn genialiteit niet op: Archimedes, schijnbaar een beetje autistisch, had een ingenieus, maar misschien nogal naïef plan om de aanvallende Romeinen uit te schakelen voordat ze überhaupt binnen schietafstand van boogschutters zouden zijn, met een simpele combinatie van astrofysica en optica. Zijn plan was om de bronzen schilden van het Syracuseense leger te gebruiken om straling van de Zon op de aanvallende Romeinse schepen te richten. Stel, je hebt honderd mannen met schilden ter beschikking en iedereen richt op één punt op een schip. Volgens het verhaal zou de temperatuur zo ver stijgen dat het hout verbrandt. En weg is het schip, met bemanning en al. Een simpel plan, maar ook redelijk simpel te beredeneren of het ook echt gebeurd zou kunnen zijn. We zitten in Syracuse, wat nu deel is van Italië. Het beleg van Syracuse duurde wel twee jaar, dus er zal wel ergens een warme zomer dag tussen hebben gezeten, waarbij de stralingsenergie door de Zon op het oppervlak van de Aarde wel tot I = 600 W/m2 kan worden. Op zo een dag wil je al niet te lang op strand liggen, laat staan op een vloot aanvallende Romeinen staan wachten. Hopen maar dat de Romeinen deze dag uitkiezen om aan te vallen. Wat kunnen N = 100 Syracuseense soldaten met bronzen schilden in het meest gunstige geval bereiken? Als ze met z’n allen op het zelfde punt op een schip richten, is de intensiteit dan N∙I [W/m2]. Deze energie zal het hout, met warmecapaciteit cp, op gaan warmen. Van belang is nu een schatting van hoe diep

40 | N! juni 2012

de warmte binnendringt, dus over hoeveel massa aan hout de inkomende energie het hout gaat opwarmen. Bij de benodigde temperatuur voor verbranding zal deze indringdiepte in de orde van l = 0.02 m zijn (zie dictaat FTV2). Dit komt dus neer op een massa per vierkante meter van ρ∙l = 14 kg/m2. Dit allemaal samen resulteert in een opwarmsnelheid van:

Om op deze wijze hout naar zijn verbrandingstemperatuur te brengen, zal het dus ongeveer honderd seconden duren voordat het hout kan verbranden. Nou, dat klinkt eigenlijk lang niet zo gek, maar dan wel onder ideale omstandigheden (zoals bijvoorbeeld 100% reflecterende schilden en verwaarloosbaar energieverlies). Verder moeten alle soldaten precies hetzelfde (bewegende) punt belichten. Ook geldt dat als ze hun stralingsaanval beginnen op ongeveer honderd meter afstand, de Romeinen waarschijnlijk al aangemeerd zijn tegen de tijd dat één van hun schepen in de hens staat; op dat moment kunnen de schilden beter voor iets heel anders gebruikt worden. Het is een vrij korte afschatting om te laten zien dat de mythe wel plausibel is, mits de Romeinen sportief zijn en een beetje meewerken.

Verstrengelde telefoonboeken Nu door naar een iets modernere mythe, inmiddels beter bekend als wetenschappelijk weetje: als je twee telefoonboeken pakt en om en om de pagina’s overelkaar heen legt zodat de twee boeken verstrengeld zijn, lukt het zelfs de sterkste man niet meer om ze uit elkaar te trekken door aan de kaften te trekken. De Mythbusters hebben dit getest: uiteindelijk zijn twee tanks er in geslaagd om de twee telefoonboeken uitelkaar te trekken. Nou, niet echt dus… één van de boeken is langs de kaft gescheurd, dus de boeken zijn niet eens uit elkaar getrokken. Dit vond ik nogal opvallend; waarom is het eigenlijk zo moeilijk? En hoe veel kracht heb je dan uiteindelijk wél nodig om netjes de pagina’s los van elkaar te trekken? Even Googlen levert vanuit meerdere bronnen dezelfde verklaring voor waarom het zo veel kracht kost: niet alleen heb je bij duizenden pagina’s duizenden keer zo veel wrij-

foto: iStockphoto.com/PegLegPete

varia

vingsoppervlakte dan bij twee pagina’s, maar ook het feit dat er op elke lagere pagina, het extra gewicht van de bovenste pagina’s de wrijving versterken, omdat de maximale wrijvingskracht natuurlijk afhankelijk is van de normaalkracht die door gravitatie wordt uitgeoefend. Op een willekeurige pagina, n (van bovenaf geteld) rust het gewicht van n-1 pagina’s, elk met oppervlakte dichtheid σ. De normaalkracht door deze pagina’s op pagina n is dus Fn=Mg=lwσ(n-1)g. De totale normaalkracht tussen alle pagina’s wordt dus gegeven door

Het is uit de mechanica bekend dat, zolang de horizontale trekkracht kleiner of gelijk is aan een bepaalde factor maal de totale normaalkracht, statische wrijving blijft overheersen, zodat er geen beweging ontstaat: Fs≤μfrFtot. Waarden invullen (ik doe maar een gok, want ik kon het telefoonboek niet vinden. Wie heeft er tegenwoordig nog een telefoonboek…?), l = 0.3 m, w = 0.2 m, σ = 0.05 kg/m2, μfr ≈ 0.5, N = 1000, levert een benodigde kracht van bijna 3 x 10 4 N om ze uit elkaar te trekken. Als je sterk genoeg bent om dit voor elkaar te krijgen, ben je ook sterk genoeg om een paar auto’s op te tillen. Deze berekening is volgens de beschrijving van wrijving in telefoonboeken volgens verhalen op het internet. Maar ik ben het hier niet mee eens. Want als ik de boeken even kantel, gaat g naar nul waardoor er geen kracht meer nodig is. Ik zou nu moeiteloos de boeken uit elkaar moeten kunnen trekken. Ik denk dat het anders zit, beschouw de figuur. Stel ik trek met kracht F aan beide kaften. Deze kracht is ongeveer gelijk verdeeld over de pagina’s, dus op elke pagina n wordt een kracht uitgeoefend van Fn=F/N. Omdat de dikte van de opgestapelde pagina’s het dubbele is van de rug van een enkel telefoonboek, maken de pagina’s een hoek ten opzichte van hun “normale” positie, αn. Deze hoek kan als volgt worden uitgedrukt:

waarbij n het paginanummer is, geteld vanaf het midden van het boek, N het totale aantal pagina’s van één boek, d de dikte van de kaft, en l de afstand van de kaft tot het punt waar de pagina’s overlappen met pagina’s van het andere boek. De normaalkracht dat een enkele pagina nu op de bulk onder zich uitoefent is FN,n=Fnsin(αn). Een willekeurige pagina voelt dus als normaalkracht de som van alle normaalkrachten uitgeoefend door alle pagina’s boven zich:

Schematische weergave van het onstaan van de hoek α ten gevolge van het in elkaar schuiven van twee telefoonboeken.

De totale normaalkracht tussen de twee telefoonboeken is dan de som van alle normaalkrachten van elke pagina

Alweer geldt dat de boeken niet zullen verschuiven zolang F≤μfr FNtot. Maar FNtot is lineair afhankelijk van F! Dus deze voorwaarde – er verschuift niets – kan ook geschreven worden als:

De aangelegde kracht, F, komt niet voor in deze ongelijkheid. Als er aan deze ongelijkheid wordt voldaan, zullen de twee boeken nooit uit elkaar getrokken kunnen worden, onafhankelijk van hoe hard er aan getrokken wordt. Voor een telefoonboek met duizend pagina’s is de factor aan de linkerzijde van de vergelijking boven de honderdvijftig, dus inderdaad redelijk onmogelijk om uitelkaar te trekken. Wat inderdaad eerder zou gebeuren is dat de pagina’s zelf gaan scheuren en dat de kaft loskomt van de rest. Het klinkt misschien wel raar dat het onmogelijk is om de telefoonboeken uit elkaar te trekken, maar dit komt voort uit het feit dat hoe harder je trekt, hoe meer de pagina’s op elkaar drukken, des te hoger de normaalkracht wordt. Je trekt de pagina’s zelf strakker! Uit de berekening volgt dat zeker honderd pagina’s nodig zijn om niet-uit-elkaar-trekbare boeken te hebben. Dit is natuurlijk afhankelijk van veel factoren, zoals type papier (dus de wrijvingscoëfficiënt) en hoe ver vanaf de kaft de bladzijden overlappen. — Door: Martin van Mourik (redactielid Van der Waals)

N! juni 2012 | 41

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: Anne van Gorkom, Paul Janssen, Joep van Lieshout, Guus Vermijs (allen Van der Waals) en Matthijs Cox (VENI) Overige redactieleden: Jessica Burger, Lidewij Cornelissen, Bart Klarenaar, Arjen Monden, Martin van Mourik (allen Van der Waals), Maarten van Drunen (STOOR), Paul Janssen, Dirk Trienekens en Loes van Zijp (allen VENI). Redactieadres: Redactie N! SVTN "J.D. van der Waals" Technische Universiteit Eindhoven kamer Cascade 4.12 Postbus 513 5600 MB Eindhoven Tel: 040-2474379 E-mail: [email protected] Adverteerders: AG&AI (pag.2), Thales (pag. 3), Panalytical (pag. 17), Vanderlande Industries (pag. 39), TMC Physics (achterzijde cover). Ook adverteren? Neem contact op met [email protected].

11 -25 juli

BuEx De jaarlijkse studiereis gaat naar de Balkan dit jaar. ma 5 sep Opening academisch jaar Officiële start van het college jaar

Oplage en verschijningsfrequentie De N! verschijnt vier keer per jaar in een oplage van 1200 stuks. Grafisch ontwerp: Linda van Zijp, StudioLIN Graphic Design Coverfoto: iStockphoto.com/maumapho. Drukkerij: Snep

Deze N! is mede tot stand gekomen dankzij de faculteit Technische Natuurkunde.

42 | N! juni 2012

14-16 sep

Eerstejaarskamp Een weekend weg met alle nieuwe eerstejaars.

20-24 aug

Intro Nieuwe studenten maken kennis met de universiteit.

25 jun-6 juli Tentamenperiode

di 11 sep Wisselings-ALV Tijdens deze ALV wordt het bestuur gewisseld.

16 okt

VENI Lezingenavond 2012 Alumni vertellen over hun carrière.

19-21 okt

Wixi 2012 Jaarlijkse weekend voor alle leden.

kijk voor een actueel overzicht op: www.vdwaals.nl/agenda.php of op www.veni.nl

N! juni 2012 | 43

zie het als... werken aan de toekomst tmc Physics heeft de ambitie oplossingen voor haar klanten te bedenken die competitief voordeel bieden. Fysica en natuurkundige vraagstukken zijn de passie, de oplossingen zijn de drijfveer.

www.tmc.nl

44 | N! juni 2012