Processen als kusterosie gaan te sluipend en te langzaam om met het blote oog waar te nemen. Daarom houden we er minder rekening mee dan met snelle gebeurtenissen, die eigenlijk veel minder belangrijk zijn. Hoe zou het er voor ons uitzien als een maand in enkele seconden voorbij gaat? Dan verandert het perspectief totaal en wordt dramatisch duidelijk hoe verwoestend kusterosie is. Check deze video, om jezelf te trainen op visionaire tijdschaal te denken.
Wordt het T-shirt dat fotomodellen dragen straks slimmer dan hen zelf? Zullen hackers straks je letterlijk in je hemd laten staan, als ze het plaatje op je T-shirt veranderen? Met deze nieuwe doorbraak is in ieder geval een nieuw terrein geopend.
Huidige generatie log en onprettig
De volgende generatie draagbare elektronica wordt waarschijnlijk een stuk comfortabeler, dankzij transistors gemaakt van katoenvezels. Deze transistors maken draagbare elektronica zo comfortabel als je favoriete spijkerbroek of t-shirt.
Er zijn al shirts op de markt die bijvoorbeeld de hartslag meten. of met een equalizer. Deze shirts bevatten echter elektriciteitsdraden en de elektronica zit opgeborgen in een boxje, aldus Annalisa Bonfiglio van de universiteit van Cagliari op Sardinië. Ook zijn elektronische materialen als silicium en metaal moeilijk in textiel in te weven. Er bestaan polymeervezels die stroom geleiden, maar erg comfortabel zitten die niet.
Katoenen transistor van bling bling
Katoen is daarentegen onovertroffen wat draaggemak betreft- de stof is koel en luchtig – maar geleidt niet erg goed stroom. Bonfiglio en haar collega’s hebben nu een manier ontdekt om katoen voldoende goed te laten geleiden om het materiaal te kunnen gebruiken in transistoren, die het hart van de meeste elektronica, denk bijvoorbeeld aan computers, vormen. Met een transistor kan je namelijk een andere elektrische stroom blokkeren of vrijgeven en voor ‘intelligente’ elektronica zijn transistoren dan ook absoluut een must.
Bonfiglio kreeeg dit voor elkaar door katoenvezels een laagje van goud-nanodeeltjes te geven, gecombineerd met een geleidende polymeer. Deze geleidt stroom tussen twee elektrodes (vlekjes geleidende zilververf aan elk eind van de katoenvezel. Door de spanning te veranderen kan deze constructie stroom geleiden of juist blokkeren. Een transistor dus.
Wanneer wordt je T-shirt gehackt?
De transistors, die er uitzien en aanvoelen als katoendraad, kunnen elektrisch met elkaar en met andere “katoentronica” worden verbonden door ze aan elkaar te knopen.
Verwacht geen rekenwonderen van katoenen elektronica, daarvoor is hun elektrische weerstand te hoog, maar simpele taken uitvoeren zoals tellen hoeveel mensen er in een ruimte zijn of de temperatuur meten is mogelijk. Wel zou je bijvoorbeeld in combinatie met ‘schakelbare kleuren’ het design of de kleur van een t-shirt on the spot kunnen laten veranderen. je zou zo boodschappen kunnen uitwisselen in een lawaaiige ruimte, zoals een discotheek, of, voor de social media aficionado’s, de laatste tweets projecteren. Wellicht kunnen er ook vezels ontwikkeld worden die energie opwekken uit bewegingen van de drager, zonne-energie, zweet of temperatuursverschillen.
Levensreddend
De nieuwe transistors beloven ook biosensors beter te maken. Een uitkomst voor soldaten in een gevechtsmissie. Hun kleding meldt zo direct de medische staf dat ze gewond zijn. Katoenen transistors kunnen ook signalen versterken, waardoor ze sensoren gevoeliger kunnen maken. Een zinniger toepassing is uiteraard hiermee hartpatiënten of andere mensen met een levensbedreigende aandoening makkelijker te kunnen bewaken.
Lees ook:
De toekomst van mode
Bron:
Annalisa Bonfiglio et al., Organic electronics on natural cotton fibres, Organic elektronics (2011)
Laten we onze gekken koesteren. Vergeleken met andere diersoorten lijden er veel mensen aan geestelijke stoornissen. En dat is geen toeval volgens een geruchtmakende theorie. We zouden er ons doorslaande succes als soort wel eens aan te danken kunnen hebben.
Gekte heel normaal bij de mens
In de ontwikkelde landen heeft ongeveer één op de 25 mensen een ernstige geestelijke stoornis. Ongeveer de helft van ons zal gedurende ons leven een bepaalde vorm van geestelijke afwijking vertonen. Veel van deze afwijkingen, denk aan schizofrenie, autisme en manisch-depressiviteit zijn voor een deel erfelijk. Erg goed voor de overlevingskansen van je genen is het niet om, zeg, te geloven dat je stemmen hoort, de hele dag bezig zijn om steentjes te sorteren of om depressief in een hoekje te kruipen. Opmerkelijk genoeg blijven deze genen toch generatie op generatie terugkomen. Volgens sommigen omdat ze samenhangen met genialiteit – het spreekwoordelijke schemergebied tussen gek en geniaal. Archeologe Penny Spikins van de Britse University of York gaat verder. Ze gelooft dat geestesziekten als autisme nog steeds bestaan omdat ze in het verleden erg nuttig waren voor de mensheid en dat dit ook de reden is dat onze hominidensoort het als enige overleefd heeft.
Afwijkende manier van denken leidde tot culturele revolutie
Volgens Spikins zorgde de ontwikkeling van complexe emoties als medelijden, dankbaarheid en bewondering er voor, dat we afwijkende mensen leerden waarderen. Hierdoor werd de geestelijke variatie, de no̦sfeer, van de menselijke groep veel groter en kon de groep als geheel veel complexere problemen oplossen Рen nieuwe dingen bedenken. Door de unieke vaardigheden en eigenschappen uit te buiten die ongebruikelijke manieren van denken met zich meebrengen, werden de eerste mensen innovatiever en flexibeler, waardoor ze andere hominiden uiteindelijk overvleugelden, aldus haar.
Nu bevatten genen een soort genetische klok. Om genen heen ligt een groot stuk nc-DNA (‘niet-coderend DNA’), dat overerft met een gen. Elke generatie treden er wel ergens in het genoom kleine mutaties op. Daardoor ontstaat variatie in genen en kunnen we achterhalen wat de geschiedenis van de genen is geweest. Inderdaad blijken sommige genen die samenhangen met geestesziekten het opmerkelijk goed te doen, juist op het moment dat de menselijke maatschappij tot bloei kwam en nieuwe technologie ontwikkelde.
De geheimzinnige technologische sprong van honderdduizend jaar geleden
De voorlopers van de moderne mens, zoals Homo erectus en Homo habilis, gebruikten al ruim 2,6 miljoen jaar eenvoudig gereedschap. Honderdduizend jaar geleden gebeurde er iets opmerkelijks. Simpele jachtwerktuigen als speren en vuistbijlen werden plotseling opgevolgd door dodelijke wapens als atlatls (speerwerpers), pijl en boog, visharpoenen en vallen. Jagers konden nu prooien verschalken die ooit buiten bereik lagen – met overigens akelige gevolgen voor de mammoet en wolharige neushoorn, maar dat terzijde. Wat gaf mensen de voorsprong om deze massavernietigingswapens uit te vinden?
Autisten schuldig aan uitsterven mammoet – en het uitbeelden ervan
Volgens Spikins werd deze technische revolutie mogelijk door een grote tolerantie voor mensen met autistische eigenschappen. Alleen autisten konden volgens haar het geduld opbrengen om systematisch wapens te verbeteren en er urenlang aan te prutsen tot ze goed waren gebalanceerd. Andere hominiden, zoals de Neanderthaler, gebruikten primitief gereedschap en bereikte nooit het technische niveau van de moderne mens.
Deze periode wordt ook gekenmerkt door de explosie aan kunst. Zo zijn er uit deze periode opmerkelijk ingewikkelde halssnoeren en decoraties gevonden. Ook de gedetailleerde rotskunst van rond de 35 000 jaar geleden spreekt tot de verbeelding. De rotstekeningen van jachtdieren uit deze periode zijn opmerkelijk precies en anatomisch correct en hebben veel weg van de extreem precieze tekeningen die autistische ‘idiots savants’ maken. Spikins wijt ook dit aan de maatschappelijke tolerantie van autistische mensen die deze speciale vaardigheden hebben. Autistoïde mannen zijn weliswaar niet bijster sterk in het versieren van vrouwen, maar vergaren door hun technische vermogens al snel welvaart en vormen voor vrouwen een betrouwbare partner. In de meedogenloze tijd van toen was dat een groot voordeel.
‘Sjamanen leidden aan manisch-depressiviteit’
Eveneens in deze periode duiken de eerste bewijzen van religie en spiritualiteit op. Archeologen geloven dat sjamanen de meer mystieke en allegorische grotvoorstellingen schilderden. Volgen Spikins hebben ook zij een enorme invloed op de maatschappij gehad. Ze creëerden een geestelijke wereld en hielpen mensen samen te binden door een gemeenschappelijke religie. Bij moderne jager-verzamelaars zijn sjamanen doorgaans afwijkende en creatieve mensen die soms in trance gaan. Dingen die wij associëren met schizofrenie, zoals het horen van stemmen, zijn voor een sjamaan die met de geestenwereld in contact wilde komen uiteraard erg nuttig, denken veel antropologen. Ook nu nog is er een duidelijke link tussen schizofrenie en creativiteit. Sjamanen en vergelijkbare religieuze figuren hebben een hoge status in deze samenlevingen, waardoor ze vaak veel nakomelingen hebben.
Erfelijke geestesziekten extreem zeldzaam onder andere primaten
Klaus-Peter Lesch van de Universiteit van Würzburg in Duitsland en enkele collega’s bestudeerden het gen voor serotonine transporter eiwit, SERT. Mutaties in SERT worden gezien als veroorzaker van verschillende erfelijke stoornissen. Depressie komt vooral voor bij mensen met een of twee ‘korte’ versies van SERT. Mensen met twee ‘lange’ versies leiden nauwelijks aan zwartgallige stemmingen. Opmerkelijk genoeg komt de ‘korte’ versie maar in twee primaten voor: de mens en de resusaap (toevallig (?) ook de enige andere monogame aap).
Depressieve personen erg gevoelig
In een goede, stimulerende omgeving zijn mensen met aanleg voor depressie vak erg succesvol en erg goed in communiceren met anderen. Ook, vermoeden onderzoekers, leidt de ‘kortere’ versie van het gen tot meer variatie in gedrag, waardoor zowel resusaapjes als de mens een veel uitgebreider gebied kunnen bewonen dan andere primaten, die het bij één specifiek leefgebied houden. Uiteraard een enorm voordeel voor een soort als de mens die zichzelf explosief over de wereld uitbreidde. Inderdaad evolueerde het gen voor SERT snel gedurende deze periode.
ADHD erg handig in een nomadenstam
Ook een ander gen, DRD4-7R, breidde zich snel uit in deze periode. Mensen met deze variant zitten boordevol energie en hebben een groot risico op ADHD. Extra energie is in bepaalde samenlevingen – krijgersvolken als de uiterst oorlogszuchtige laagland-Yamomamö in Brazilië bijvoorbeeld – erg nuttig. Het gen komt daar dan ook bij tachtig procent van de bevolking voor. Ook nomadenvolken hebben een hoog ADHD-gehalte in hun genenpool. In een nomadenstam is een hyperactief jongetje of meisje een gewaardeerde kracht. Hier is het een ettertje dat snel met Ritalin of een ander preparaat gedrogeerd wordt.
Genetische screening op gekte toch geen goed idee
Daarom denken veel onderzoekers ook dat het een onzalig idee is om deze genen uit de menselijke populatie te filteren. Hiermee zouden we wel eens de pit uit de mensheid kunnen halen en onszelf reduceren tot een karakterloze eenheidsworst, tot fantasieloze conservatieve braveriken die de hele dag door met een betekenisloze grijns op het gezicht rondlopen.
Bron:
‘Mental problems gave early humans an edge’- New Scientist
Onderzoekers hebben met de NASA -ruimtetelescoop GALEX sterren ontdekt op plaatsen waar ze helemaal niet gevormd kunnen worden volgens de gangbare theorie. Astronomen ontdekken dat het heelal veel spannender en mysterieuzer is dan we tot nu toe dachten.
Leven waar niemand het verwachtte
In de jaren zeventig deden biologen een ongelofelijke ontdekking. In bijna kokend water in vulkanische bronnen van de supervulkaan Yellowstone, kortom een omgeving die wordt gebruikt om voedingsmiddelen te steriliseren, bleken nieuwe, nog onbekende organismen voor te komen met DNA dat sterk afweek van de tot dan toe bekende bacteriën. Toen onderzoekers eenmaal op onverwachte plaatsen begonnen te zoeken, doken deze ‘extremofielen’ overal op. In het binnenste van kerncentrales, in kilometers diep ijs en in van zware metalen vergeven water dat chemisch het meeste weg heeft van verdund zwavelzuur. Nu weten we dat deze archaeae, met bacteriën en organismen met een celkern – de drie verschillende hoofdtakken van het rijk van het leven vormen (als het hierbij blijft, uiteraard).
Stervorming op onverwachte plaatsen
De gangbare wijsheid leert dat stervorming alleeen daar optreedt waar er voldoende galactisch gas aanwerzig is. Immers: gaswolken moeten samentrekken en hun zo opgewekte warmte effectief kunnen lozen voor ze een ster kunnen vormen. Gaswolken, zeker het zeer ijle gas tussen de sterren, laat staan dat buiten de melkwegstelsels, trekken niet zomaar samen. Atomen en moleculen gedragen zich namelijk net zo als grotere voorwerpen onder invloed van een zwaartekrachtsveld: ze draaien in een elliptische baan om een zwaartekrachtsbron. Allen als ze energie verliezen, bijvoorbeeld door botsingen of afremming door het uitzenden van fotonen in een magnetisch veld, spiralen ze naar binnen. Omdat interstellaire gaswolken zo extreem dun zijn is er vrijwel niets om ze af te remmen. Dachten astronomen.
Vandaar dat het GALEX -team voor een complete verrassing kwam te staan. Er blijken namelijk wel degelijk sterren op te duiken waar niemand ze verwacht. “Een zeer verrassende ontwikkeling”, aldus de bij GALEX betrokken onderzoekster Susan Neff van het Goddard Space Center. De afbeelding rechts laat de immense stervormingsgebieden rond het spiraalstelsel M83 zien. Hierbij zijn radio- en UV waarnemingen over elkaar gelegd (linker afbeelding) en wat een optische telescoop laat zien rechts.
Speciale waarneming van jonge sterren
GALEX, de “Galaxy Evolution Explorer,†is een UV-ruimtetelescoop, gelanceerd in 2003, die vooral gevoelig is voor het specifieke type UV-straling dat zeer jonge (T Tauri-) sterren afgeven. Dit betekent dat GALEX stervorming waar kan nemen tot op meer dan zes miljard lichtjaar afstand, toen het heelal minder dan half zo oud was als nu.
Onverwachte kraamkamers ontdekt
We weten al dat in de spiraalarmen van de Melkweg veel stervorming plaatsvindt. Hierin bevindt zich veel gas, waaruit zich nieuwe sterren kunnen vormen. Kortom: de ideale sterrenkraamkamer. Maar lang niet de enige kraamkamer, zo blijkt nu. Zo blijken zich ver van de zichtbare spiraalarmen ook sterren te vormen. Merkwaardig, immers de gasdichtheid zou hier veel te klein moeten zijn voor sterren. Kortom: deze sterren zijn de astronomische equivalenten van Conan de Bacterie en andere extremofielen. De teamleden waren dan ook stomverbaasd.
Overzicht met bizarre plekken waar zich sterren vormen
- in elliptische en onregelmatige melkwegstelsels waarvan tot nu toe gedacht werd dat ze nauwelijks gas bevatten
- de gasresten van botsende melkwegstelsels
- in de komeetachtige staart die snelbewegende melkwegstelsels achterlaten
- in koele oergaswolken, die maar net zwaar genoeg zijn om niet uit elkaar te vallen.
Hoe kunnen deze sterren zich vormen?
Uiteraard plaatsen deze bizarre sterren astronomen voor een pittige uitdaging. Hoe kunnen zich in deze extreme omstandigheden sterren vormen? Waarschijnlijk hebben we nog maar het topje van de ijsberg ontdekt op het gebied van kosmische fenomenen. Zullen deze bizarre sterren de astronomie op zijn kop zetten, net als de extremofielen dat deden met de evolutiebiologie? Die kans is, denken de onderzoekers, terdege aanwezig….
Seismische golven lijken langzamer door het westelijk halfrond van de binnenste aardkern te reizen dan door het oostelijk halfrond. Twee Roemenen denken nu te weten waarom.
De zaak van de vertraagde seismische golven
De binnenkern van de aarde is een massief ijzeren bal van rond de 2400 km doorsnede. Deze wordt omringd door een vloeibare buitenkern die bestaat uit een mengsel van ijzer en nikkel. De laatste jaren merkten geologen die seismische golven bestudeerden wat vreemds: golven die door het oostelijk halfrond reizen bewegen sneller dan golven die door het westelijk halfrond reizen. Dit is lastig om te verklaren.
Huidige theorie nogal gekunsteld
De beste poging tot nu toe is de aanname dat er een verschil in samenstelling is tussen de oostelijke en westelijke helft van de aardkern. Wellicht groeien ijzerkristallen met een verschillende snelheid in ieder halfrond, waardoor er een verschil in dichtheid is en daardoor in voortplantingssnelheid van golven. Er kan ook een temperatuursverschil zijn (ook dit zorgt voor veranderingen in geluidssnelheid), maar die moet weer verklaard worden met nog een aanname: wellicht draaien binnenkern en buitenkern met verschillende snelheden, wat een verschil in temperatuur zou handhaven. Kortom: een eersteklas slachtoffer voor Occam’s scheermes.
Wat als de binnenkern domweg oneven verdeeld is?
De nieuwe theorie van Calin Vamos van het T. Popoviciu Institute of Numerical Analysis in Roemenië en Nicolae Suciu van de Friedrich-Alexander Universität van Erlangen-Neurenberg in Duitsland is aanmerkelijk simpeler en eleganter. Volgens hen is er geen verschil in seismische snelheid tussen het oostelijk en westelijk halfrond. De verklaring volgens hen: de aardse binnenkern ligt enkele tientallen kilometers richting het oosten, waardoor de oostelijke helft dichter bij het aardoppervlak ligt dan de westelijke helft. Daardoor zijn seismische golven korter onderweg. Vamos en Siciu hebben een numerieke analyse van de tijdmetingen door een niet-centrale kern uitgevoerd om te laten zien dat deze overeenkomen met de data.
Aanvullend bewijs nodig
Hoewel deze hypothese een elegante oplossing is voor het probleem van de seismische snelheden, heeft dit natuurlijk de nodige gevolgen voor de andere eigenschappen van de aardkern. Zo zullen de magnetische eigenschappen en ook temperatuursverdeling en de mechanische verdeling anders worden. Dit zal doorgerekend moeten worden. Collega’s houden dus nog een slag om de arm.
Drie keer zo efficiënte dunne-film zonnepanelen, en nog goedkoper ook. Al die tijd zaten wetenschappers er flink naast. Niet het invangen, maar juist uitzenden van extra fotonen leidt tot meer rendement. Zonnepanelen kunnen veel efficiënter worden door deze nieuwe inzichten. In 2012 is het zover.
Goede zonnecel kan goed straling uitzenden
“Een goede zonnecel moet ook een goede LED-lamp zijn,” aldus Eli Yablonovitch, de elektrotechnisch ingenieur die het onderzoek leidde. Op het eerste gezicht lijkt dit heel vreemd. Is de bedoeling van een zonnecel nu juist niet om zoveel mogelijk licht op te vangen? Wat Yablonovitch en zijn groep hebben laten zien, is echter precies dat. Hoe beter een zonnecel er in slaagt fotonen uit te zenden, hoe groter de spanning die de cel levert en hoe efficiënter de cel is.
Prestaties dure zonnecellen overtroffen met goedkope zonnecel
Standaard p-n zonnecellen (de meeste zonnecellen) kunnen in theorie maximaal 33,5% van alle invallende licht omzetten in elektriciteit. Deze grens heet de Shockley-Queisser efficiency limiet. Op dit moment is de gebruikelijke efficiëntie van een heel goede (en dure) dikke zonnecel iets meer dan 23 procent, dus als we deze limiet zouden naderen, zou dit het rendement per vierkante meter vijftig procent groter maken. Dat laatste is precies wat Yablanovitch en zijn team nu is gelukt. De halfgeleider galliumarsenide is in staat deze limiet zeer dicht te naderen. Yablonovitch’s bedrijf, Alta Devices, heeft zeer goedkope zonnecellen ontwikkeld die maar liefst 28,4% halen. Zie afbeelding. Dat is drie keer zoveel als dunne goedkope filmzonnepanelen nu. Teamlid Owen Miller weet nu waarom deze cellen zo goed werken. Externe fluorescentie, uitzenden van fotonen dus, levert de hoge spanning en opbrengst die door de onderzoekers van Alta werd waargenomen.
Vierkante meter met milligrammen materiaal
Gallium arsenide is weliswaar veel duurder dan silicium (gallium is vrij zeldzaam), maar absorbeert licht tienduizend maal zo goed bij dezelfde dikte. Dat betekent dat een laagje van enkele honderden nanometers dik voldoende is om een hoogrendement zonnecel te maken. Voor een vierkante meter zonnepaneel, goed voor een paar honderd watt vermogen, heb je zo aan enkele honderdsten gram gallium genoeg, waardoor het toch nog heel aantrekkelijk wordt.
Onderzoek in het verleden probeerde de cel zoveel mogelijk fotonen op te laten slorpen. Logisch, want zo krijg je meer energie. Hoe meer fotonen, hoe meer elektronen los slaan, die weer terugvloeien en zo vermogen leveren. Gaat het oogsten van elektronen niet snel genoeg, dan geven de elektronen hun energie af als hitte. Slecht nieuws voor het rendement. Millers berekening laat zien, dat als de elektronen hun energie als fotonen uitzenden, dit de opbrengst van de cel enorm toe laat nemen.
Einde 2012 markt overspoeld met extreem goedkope en efficiënte zonnecellen
Alta Devices denkt deze ultra-efficiënte zonnecellen, die drie keer zoveel rendement hebben als goedkope dunne-film zonnecellen, voor einde 2012 op de markt te hebben. Ze zullen wel moeten, want de concurrentie uit onder meer China is moordend.
Goed nieuws voor ons allen, want hoe eerder we van vervuilende brandstoffen als olie en kolen af kunnen komen, hoe beter. Hopelijk kan dan ook de SQ limiet aan diggelen. De meest voor de hand liggende methode is zonnecellen te stapelen. In proefopstellingen zijn zo rendementen tot tegen de vijftig procent gehaald. In theorie is bij een oneindig aantal laagjes zelfs 89% haalbaar.
Bron:
Research sparks record-breaking solar cell performances, Physorg.com (2011)
Intense Internal and External Fluorescence as Solar Cells Approach the Shockley-Queisser Efficiency Limit, Arxiv.org (2011)
Ouderen worden massaal geloosd omdat ze minder innovatief en te duur zouden zijn. Een onderzoek onder Nobelprijswinnaars toont nu aan dat dat in ieder geval op wetenschapsgebied onzin is. Sterker nog: de meeste wetenschappelijke doorbraken worden nu bereikt door ouderen.
Nobelprijswinnaars steeds ouder
Een studie waarbij Nobelprijswinnaars tussen 1901 en 2008 werden vergeleken in de wetenschapsgebieden natuurkunde, scheikunde en medicijnen, onderzocht de leeftijd waarop wetenschappers hun Nobelprijswaardige werk deden. De resultaten wezen uit dat voor 1905, ongeveer tweederde van de winnaars in alle drie velden hun prijswinnend werk voor hun veertigste deden. Ongeveer twintig procent deed dit zelfs voor hun dertigste. In het jaar 2000 bleken echter voor het dertigste jaar nauwelijks grote prestaties te worden geleverd in een van deze drie velden. In de natuurkunde, bijvoorbeeld, werd dat jaar Nobelprijswaardig werk slechts in 19% van de gevallen verricht, op het gebied van scheikunde zelfs vrijwel nooit. “Het beeld van de briljante jonge wetenschapper die essentiële wetenschappelijke doorbraken bereikt is steeds meer uit de tijd,” aldus Bruce Weinberg, professor economie aan de Ohio State University. Hij is met collega Benjamin Jones van Northwestern University de auteur van de studie. De gemiddelde leeftijd waarop baanbrekend natuurkundig onderzoek wordt gedaan is 48 en nauwelijks onder de dertig, aldus Weinberg.
Gouden Tijd erg belangrijk
De onderzoekers geloven dat de verschuiving in leeftijd te maken heeft met zowel het type doorbraken dat wordt gehonoreerd (theoretisch of experimenteel) en hoe lang het wetenschappers kost om opgeleid te worden en hun carrière als onderzoeker te beginnen. Eerder werk omtrent creativiteit in de natuurwetenschappen, waarbij de creativiteit piekte op bepaalde leeftijden (verschillend per discipline) nam onterecht aan dat deze leeftijden gelijk blijven. De tijd waarin het onderzoek werd verricht is echter veel belangrijker, aldus Weinberg.
Generatie die kwantummechanica ontwikkelde erg succesvol
Voor de studie analyseerden de onderzoekers alle 525 Nobelprijzen die in deze periode werden toegekend in de natuurkunde, scheikunde en medicijnen. Ze stelden vast op welke leeftijd de onderzoekers hun Nobelprijswinnend werk deden, door hun biografieën door te spitten. De opmars van jonge onderzoekers in de natuurkunde viel samen met de doorbraak van kwantummechanica. Hierdoor kwam een totaal nieuw veld braak te liggen, waar jonge wetenschappers met weinig ballast snel vorderingen in konden maken. Geen wonder dat het toen Nobelprijzen regende onder deze groep. Voor en na deze periode waren oudere onderzoekers succesvoller.
Ouderen vaker aan leiding laboratorium
Wat ook scheelt is de vraag of het om theoretisch of experimenteel werk gaat. Theoretisch werk vereist niet veel meer dan een goed stel hersens, een laptopje met internet, Maple of Mathematica en een onconventionele manier van denken. Voor praktisch Nobelprijswaardig werk moet je al gauw een LHC-achtige versneller in je achtertuin hebben staan of leiding geven aan een ultramodern onderzoekslab. Het kost de nodige tijd om hiervoor voldoende prestaties (en ellebogenwerk) te hebben geleverd.
Nu veel langere studie nodig dan toen
Ook waren natuurkunde, scheikunde en geneeskunde honderd jaar geleden veel eenvoudiger dan nu. Om alleen al op het niveau te komen waarop Nobelprijswaardig werk geleverd kan worden, moet een wetenschapper nu jarenlang studeren. Een promovendus is al vaak tegen de dertig en moet dan nog beginnen met onderzoek.
Kennis van eerder onderzoek nu een groot voordeel
Oudere wetenschappers zijn doorgaans goed op de hoogte van de historische ontwikkeling van hun vak en herinneren zich ook zijsporen die eerder zijn gevolgd, maar daarna uit de mode raakten. Hun grotere intellectuele ‘lock-in’, die een wetenschapper ooit deed stellen dat oude paradigma’s niet verdwijnen omdat wetenschappers ze verlaten maar omdat de oudere generatie uitsterft, is dan minder belangrijk. Wetenschappers citeren nu ook vaker uit ouder werk (en ook terecht, daar hebben we hier op Visionair.nl goede inspiratie voor leuke onderwerpen uit gehaald). Hoe hoger een wetenschapper op de citatieindex scoort, hoe Nobelprijswaardiger hij doorgaans is.
Verouderende bevolking speelt ook mee
Niet door de onderzoekers genoemd, maar zeker van belang zijn ook demografische factoren. De bevolkingspiramide in de jaren dertig was toen inderdaad een piramide. Nu lijkt deze meer van een misvormde paddenstoel te hebben. Hoe meer oudere mensen er zijn, hoe groter de kans dat een oudere onderzoeker op iets stuit dat de moeite waard is.
Niet leeftijd, maar peak fantasy is het probleem
Inderdaad is niet zozeer leeftijd, maar eerder peak fantasy het voornaamste probleem als remmende factor bij onderzoek innovatie. Deze dodelijke en hardnekkige plaag komt niet alleen voor bij ouderen, maar op alle leeftijden. Overal rukken de napraters op. Tijd voor minder napraterij en meer kukel, om maar eens de helaas overleden, maar zeer originele krasse knar Maarten Toonder aan te halen.
Bron
Experince counts for Nobel Laureates, Nature Magazine (2011)
Bruce Weinberg en Benjamin Jones, Age dynamics in scientific creativity, PNAS (2011)
De Haagse kunstenaar Ap Verheggen wil een statement maken met een nieuw kunstproject, dat door middel van zonne-energie ijs maakt midden in de Sahara. Komt er na de Nederlandse Berg, ook een Gletsjer in de Woestijn?
Neem het ontwerp van een blad – naar miljoenen jaren evolutie door de natuur geperfectioneerd om zonlicht op te vangen – en bedek het oppervlak van tweehonderd vierkante meter met zonnecellen. Onder het gigantische iepenblad hangen koelingselementen die de waterdamp in de woestijnlucht als ijs neer laten slaan. Zelfs in het heetste klimaat, ontstaat er zo een laag ijs op de onderkant van het blad. Althans, volgens de theorie.
Ook in woestijnlucht bevindt zich, anders dan vaak gedacht wordt, de nodige waterdamp. In de kurkdroge Israëlische Negev-woestijn, bijvoorbeeld, is de luchtvochtigheid 64% en ’s ochtends slaat in de woestijn, zelfs in hartje Sahara, dauw neer. Koel de lucht voldoende af (zoals ’s nachts in de woestijn) en er vormt zich vanzelf water – of ijs. Een kubieke meter woestijnlucht bevat namelijk rond de vijf tot vijftien milliliter water, dat neerslaat als de temperatuur maar voldoende daalt.
Verheggen wil met zijn gletsjer in de woestijn laten zien dat zelfs het schijnbaar onmogelijke mogelijk is, dus dat met voldoende verbeeldingskracht en technische knowhow vrijwel alle problemen op te lossen zijn. Hij hoopt hiermee wat te doen aan het enorme probleem van peak fantasy in de wereld, intellectuele belemmeringen te doorbreken en zo anderen te prikkelen tot het bedenken van verstrekkende oplossingen voor wereldproblemen.
Technologie werkt
Op dit moment is Verheggens kunstwerk niet meer dan een paar schetsen en een proefopstelling in een lab in Zoetermeer. Koelingsbedrijf Cofely test nu de principes van het maken van ijs in de woestijn in een kist zo groot als een zeecontainer. Hierbij maken ze gebruik van nu al verkrijgbare technologie. Ingenieurs hebben een tien centimeter dikke ijslaag geproduceerd in gesimuleerde woestijnlucht van dertig graden Celsius en plannen de temperaturen op te voeren tot vijftig graden. Er drupt voortdurend water van de steeds dikker wordende ijslaag, war de lucht langs blaast. De testen moeten afgerond zijn in 2012, waarna de sculptuur zal worden gebouwd. Deze komt in een nog niet bij naam genoemd Noord-Afrikaans land te staan.
Project ter bestrijding van peak fantasy
UNESCO steunt het project, omdat met een relatief kleine investering enorm veel publiciteit kan worden gegenereerd. “Het project laat zien dat zelfs in een totaal hopeloze omgeving, nog steeds hoop kan worden gegenereerd. De boodschap is dat wat velen de dreigende watercrisis noemen, niet onvermijdelijk is. Er zijn oplossingen, en alles hangt af van menselijke verbeeldingskracht. Alles hangt van ons af,” aldus UNESCO-wetenschapper Andras Szollosi-Nagi. Als visionair.nl zijn we dat uiteraard meer dan volledig met hem eens.
Verheggen, cultureel ambassadeur van de UNESCO, maakte al eerder furore met een reusachtige ijssculptuur op een ijsberg uit de Groenlandse kust om zo aandacht te vragen voor de benarde positie van de inheemse Inuit als het gevolg van het afnemende ijs en hoge temperaturen.
Lees ook
Pret in de zandbak
Meer informatie:
‘Het onmogelijke is mogelijk’
SunGlacier.com website
Geen deeltjesversneller is in staat meer energie in een deeltje te proppen dan de Large Hadron Collider in Zwitserland. Zou de LHC een zwart gat kunnen produceren dat de aarde vernietigt of andere akelige gevolgen heeft? Die kans is niet geheel uit te sluiten, denken enkele fysici.
Kunnen deeltjesversnellers micro-zwarte gaten produceren?
Je krijgt volgens de algemene relativiteitstheorie vanzelf een zwart gat, als je maar voldoende massa of energie in een voldoende klein volume propt. De ontsnappingssnelheid wordt zo groter dan de lichtsnelheid. Gelukkig is het veel moeilijk om een klein zwart gat te maken dan een groot, omdat materie of energie voor een klein zwart gat veel sterker samengeperst moet worden. Rond de eeuwwisseling werd echter voor het eerst toch de mogelijkheid geopperd, dat deeltjesversnellers zwarte gaten kunnen maken. Immers: ook deze proppen heel veel energie in een klein volume en hoe meer energie een deeltje krijgt, hoe korter de bijbehorende golflengte. Op een gegeven moment is de golf zo klein en de hoeveelheid energie zo groot, dat er zich vanzelf een waarnemingshorizon en dus een zwart gat vormt.
Honderd miljard maal te zwak
Daar is alleen wel een monsterachtige hoeveelheid energie voor nodig. Zelfs het allerkrachtigste kosmische deeltje dat ooit waargenomen is, het mysterieuze Oh My God deeltje, was nog factor tienduizend te zwak om deze Planckenergie te bereiken. Ter vergelijking: dit deeltje had tien miljoen maal meer energie dan zelfs onze beste deeltjesversnellers aan een deeltje kunnen meegeven. De LHC zit dus honderd miljard maal onder de Plancklimiet. Kortom: we hoeven ons weinig zorgen te maken volgens de gevestigde natuurkunde.
Er zijn echter enkele mogelijkheden waardoor zich toch microscopische zwarte gaten kunnen vormen. De populairste (onder meer genoemd in de snaartheorie) is de mogelijkheid dat er extra ‘opgerolde’ dimensies zijn die verklaren waarom zwaartekracht relatief zo zwak is. Als dat klopt, is de zwaartekracht bij zeer kleine lengtes veel sterker en is er dus veel minder massa nodig om een zwart gat te maken. Tot nu toe blijkt er uit de LHC-experimenten echter niets van de vorming van welk zwart gat dan ook. De LHC haalde tot nu toe 4,5 GeV, wat die extra dimensies beperkt tot een duizendste nanometer of kleiner (minder dan een procent van de doorsnede van een atoom). Toch kunnen er in de LHC per jaar iets van honderd mini-zwarte gaten geproduceerd worden, als de uiterst speculatieve theorie van de extra dimensies klopt. Snaaradepten geloven dat.
Vier fases van zwartegatvorming
Marcus Bleicher en zijn medeauteurs van het Frankfurter Instituut voor Geavanceerde Studies analyseerden het probleem. Ze gaan er van uit dat er vier fases zijn in de vorming van een micro-zwarte gat. In de eerste fase wordt het pas ontstane object door zwaartekrachtsstraling symmetrisch. In de tweede fase verliest het zwarte gat massa en draaiing door Hawkingstraling. In de Schwartzschildfase wordt het zwarte gat rond en verliest het minder snel massa. In de Planckfase verdampt het. Alleen de Schwartzschuildfase is goed bekend. Hoe het zwarte gat uiteindelijk verdampt (Planckfase) vereist kwantumzwaartekracht. Hier is nog geen werkende theorie voor. Hiervoor zou het nuttig zijn zwarte gaten rechtstreeks waar te kunnen nemen. De handigste methode is dan de LHC flink op te voeren, zodat er meer en langer levende zwarte gaten worden gevormd. [1]
Is het wel veilig om mini-zwarte gaten te maken?
In theorie wel. Immers: zwarte gaten vertonen Hawkingstraling, waardoor ze voortdurend energie verliezen. Bij grote zwarte gaten met een massa van bijvoorbeeld de aarde, de zon of de Melkweg is deze verwaarloosbaar. Daar kan je dus maar beter ver uit de buurt blijven. Voor een mini-zwarte gat niet. Dat verdampt in een oogwenk, lang voordat het wat voor deeltje ook op heeft kunnen slokken. Aan de andere kant: niemand heeft ooit een zwart gat van dichtbij gezien. Kwantumzwaartekracht is zoals gezegd uiterst speculatief. We weten niet of zwarte gaten op deze schaal zich niet heel anders gaan gedragen dan voorspeld. De reden dat de enorme LHC versneller is gebouwd, is nu juist dat we dingen willen waarnemen die we niet kunnen voorspellen.
Veiligheidsberekeningen bleken al eerder niet te kloppen
Technology Review wijst erop dat CERN en de Amerikaanse RHIC er al eerder flink naast zaten met hun schattingen van de veiligheidsrisico’s. Ook werden deze berekend door natuurkundigen van het CERN, die er uiteraard geen belang bij hebben hun veelbelovende onderzoek (en carrière) om zeep te helpen. Het blog pleit er daarom voor om een onafhankelijk onderzoek naar de veiligheidsrisico’s te laten doen. Want als het misgaat, gebeurt er mogelijk iets als in onderstaand filmpje.
Aarde overleeft al 4,5 miljard jaar kosmische straling
Aan de andere kant: we hebben al gezien dat de aarde voortdurend getroffen wordt door zeer krachtige kosmische straling. De vangst van het Oh My God deeltje was een toevalstreffer, maar waarschijnlijk treft een veelvoud van veel krachtiger deeltjes dan dit deeltje voortdurend de aarde. En we leven nog steeds. Kortom: erg veel zorgen hoeven we ons mijns inziens niet te maken. Maar toch. We hebben maar één planeet. Laten we daar zuinig op zijn.
Bronnen
1. M. Bleicher et al., Micro Black Holes In The Laboratory, ArXiv (2011)
2. Black holes, safety and the LHC upgrade, Technology Review (2011)
Stel je hebt een onafzienbare vlakte met zand, veel zon en je wilt wat. Voor sommigen een reden de moed maar op te geven en weg te trekken, voor anderen een reden tot eindeloze inspiratie. Dat het voornaamste probleem van woestijngebieden peak fantasy is, bewijzen deze opmerkelijke kunstenaars en uitvinders. Check de filmpjes.
Markus Kayser is een Duitse kunstenaar en productontwerper. Juni 2011 haalde hij wereldwijde bekendheid met zijn unieke Solar Sinter project, een Fresnel lens die met een computer gestuurd wordt. Een verzengend hete bundel zonlicht verandert het zand in glas, waardoor hij laagje voor laagje voorwerpen kan aaneensinteren.
Kaiser deed zijn experimenten in Siwa, een schilderachtige oase in West-Egypte. Dit zal de kliek rond ex-dictator Mubarak wel niet leuk vinden, want ze hebben de afgelopen jaren grof geld verdiend met woekerprijzen voor bouwmaterialen.
Ook aan de overkant van de grote plas hebben ze de nodige woestijn en ook hier sloeg peak fantasy genadeloos toe. Onvervangbare aquifers werden leeggezogen om de inwoners van Las Vegas en Phoenix aan gifgroene golfvelden midden in de woestijn te helpen. Een gemiddelde inwoner van Las Vegas jaste er in de zomer zo’n 1,2 kuub per dag doorheen. Gelukkig wordt hier xeriscaping, tuinieren met waterbesparende planten, steeds populairder. Ze moeten ook wel. Lake Mead, het grootste stuwmeer in het gebied, is snel aan het droogvallen.
Chili kent in het noorden de droogste woestijn op aarde: de Atacama, een kurkdroge kustwoestijn waar minder dan twee mm regen per jaar valt. Lokale kustbewoners gebruiken vochtvangende gordijnen om dauwvocht aan de lucht te onttrekken.
Het Chileense establishment is minder creatief dan de bewoners aan de kust: het land wordt geplaagd door voortdurende elektriciteitstekorten en blackouts. Geen wonder dat zonne-energie nu erg hot is in Chili. Hierboven beelden van AFP van de eerste solar race in het land.
Water is er in de woestijn genoeg. Diep onder de grond zijn er natuurlijk aquifers, die tegenwoordig in hoog tempo worden leeggeslurpt. Het zoveelste gevalletje peak fantasy. Maar er is nog een tweede, onverwachte bron, waar maar weinig mensen aan denken. De lucht! Zelfs hartje woestijn bevat de lucht nog zeker 11 milliliter water per kubieke meter. Australië, dat voor het grootste deel uit de enorme Gibsonwoestijn bestaat, wordt al jaren geteisterd door droogte. Edward Linnacre, een student aan de Universiteit van Melbourne, verzon een slimme low-tech oplossing. Een proefopstelling van zijn AirDrop oogst per dag een liter water. Als op elke vierkante meter een AirDrop komt te staan, levert dit rond de 350 mm extra neerslag. Dit is het verschil tussen een woestijn en een savanne. Vooral als dit water geheel ten goede komt aan één plant, wordt landbouw in de weostijn hiermee mogelijk. Geheel terecht sleepte Linnacre hiermee de Dyson Award 2011 in de wacht.
