Een paar honderd moleculen werden in dezelfde quantumtoestand gebracht door ze flink af te koelen. Ze gedroegen zich dan als één groot molecuul. Voorheen lukte dit enkel met atomen en losjes aan elkaar gebonden atoomparen.
Wetenschappers hebben honderden moleculen afgekoeld tot een fractie boven het absolute nulpunt (−273,15 graden Celsius), waardoor ze in dezelfde quantumtoestand terechtkwamen. Dit soort systemen zijn zinvol voor fundamenteel natuurkundeonderzoek. Daarnaast kunnen ze ook dienen als bouwstenen voor een quantumcomputer.
De deeltjes vormden een zogeheten bose-einsteincondensaat, een soort materietoestand zoals ook gas, vloeibaar, vast en plasma dat zijn. Om deze toestand te ontketenen, moet je een gas afkoelen tot een extreem lage temperatuur.
Tot nu toe was dit alleen mogelijk met wolkjes van losse atomen en enkele zogeheten Feshbach-moleculen. Dit zijn geen stabiele, stevig gebonden moleculen, maar twee atomen die zwakjes met elkaar verbonden zijn en zo een soort onstabiel molecuul vormen.
"In 1995 lukte het natuurkundigen voor het eerst atomen zo ver af te koelen dat ze een bose-einsteincondensaat vormden," zei chemicus Tijs Karman van de Radboud Universiteit in Nijmegen. "Sindsdien fantaseren onderzoekers erover om dat ook te doen met stabiele moleculen."
Dat is Karman met collega’s van de Amerikaanse Columbia universiteit nu gelukt. Zij gebruikten daarvoor honderden stabiele moleculen die bestaan uit een natrium- en cesiumatoom. De resultaten verschenen in het wetenschappelijk vakblad 'Nature'.
Simuleren
"Een van de belangrijkste toepassing van bose-einsteincondensaten is om andere quantumtoestanden te simuleren, zoals het gedrag van elektronen in materialen," zei Karman.
Om materiaaleigenschappen te kunnen voorspellen, moet je het gedrag van elektronen erin begrijpen. Dit gedrag direct bestuderen is lastig, omdat je de interacties tussen elektronen in een materiaal niet kunt controleren. Dat kan wel met atomen of moleculen in een bose-einsteincondensaat.
De beperking van atomen is dat ze alleen over korte afstanden invloed op elkaar uitoefenen, in tegenstelling tot elektronen. "Om elektronen goed te simuleren, moet je ook die langeafstandseffecten meenemen. Dat kan met moleculen," zegt hij.
De natrium-cesiummoleculen zijn namelijk polair. Dat betekent, dat ze een positief geladen kant hebben en een negatief geladen kant. Dat zorgt ervoor dat ze over lange afstanden met elkaar wisselwerken. Ze kunnen zogeheten dipolaire verbindingen vormen, die lijken op de verbindingen tussen elektronen. Karman: "Zo kunnen we elektronen beter simuleren en dus beter begrijpen."
Verdampen
Dat het bijna dertig jaar duurde om de stap van atomen naar moleculen te maken, komt doordat het lastig is om moleculen tot een fractie boven het absolute nulpunt te koelen. De onderzoekers losten dat op door eerst natriumatomen en cesiumatomen apart van elkaar af te koelen. Vervolgens combineerden ze de twee soorten atomen heel voorzichtig tot moleculen. Daarbij mocht er nauwelijks bindingsenergie vrijkomen - want, dan zouden de moleculen opwarmen.
Vervolgens koelden de moleculen verder af door verdamping. Daarbij zaten de moleculen in een soort val waaruit alleen degene met de meeste energie – en dus de warmste – konden ontsnappen. Die verdampingsstap is niet eenvoudig bij moleculen. Ze kunnen namelijk onderling botsen en daarbij een soort chemische reactie aangaan waardoor het gas minder efficiciënt verdampt.
De onderzoekers ontwikkelden eveneens een manier om die botsingen te voorkomen. Dat deden ze door met twee verschillende soorten microgolven de reacties tussen de moleculen te sturen, om zo de botsingen te onderdrukken.
Kristallen en druppels
Zo konden ze de moleculen dermate afkoelen dat ze een bose-einsteincondensaat vormden met een levensduur van ongeveer twee seconden. In het onderzoeksverslag beschreven de wetenschappers hoe dat met ongeveer driehonderd moleculen lukte. Inmiddels zitten ze op een paar honderd meer.
Nu ze deze moleculaire bose-einsteincondensaten onder controle hebben, willen de natuurkundigen met de langeafstandseffecten erin gaan spelen om te zoeken naar exotische effecten. "We hopen bijvoorbeeld een soort zelforganisatie te gaan zien. Daarbij zouden er een soort dipolaire kristallen of druppels kunnen ontstaan in het bose-einsteincondensaat," zei Karman.
Bron: New Scientist
"Vind mensen, die in zichzelf zowel de motivatie als de aangeboren drijfveer hebben om aan hun Innerlijke Zelf te werken, en we zullen hen gidsen."
- DIMschool vzw, de énige gespecialiseerd in Zelfkennis, zijnde: het kennen van het Zelf -
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
En, voel jij je geroepen om Spiritualia te sponsoren?
Klik dan op deze link. Alvast bedankt!
Overschrijven kan ook via: IBAN: BE22 7795 9845 2547 - BIC: GKCCBEBB
- Indien je zo'n (bak)steentje bijdraagt, ook eventueel via een aankoop of een Zoek&Vind abonnement, mogen we jouw naam hieronder publiceren? Laat het ons weten! -
- Ook kan je dus in onze webshop iets aankopen, waaronder:
Archetypen vragenlijst
Kristallen schedels
Pendels
Purperen plaatjes
Wierook & Benodigdheden
Voor de 'Zoekers naar hun Innerlijke Waarheid' is er...: Eclecticus!
En, dan heb je nog ...
DIMschool biedt 10 interessante privé-sessies aan waaruit jij kan kiezen!
Dossier Zelfkennis: Over de Handleiding Pendelen van A tot Z
'Eclecticus': een korte introductie…
Prachtige geode amethist schedel van 4 kg 340 gram zoekt een warme thuis.
Wat is jouw Archetype ? En, ken je ook die van jouw partner?
Een Cursus in Wonderen - A Course in Miracles: een introductie.
Interesse in Kabbala en de Boom des Levens?
Pssst! Jij, ja jij! Leren werken met Runen?… De handleiding is beschikbaar!
