Tot voor kort was de vraag of zonnestelsels zoals het onze veel voorkomen of een zeldzame eend in de bijt zijn, een nauwelijks te beantwoorden vraag. Nu is daar verandering in gekomen. De planetenjagende satelliet Kepler heeft de jacht ingezet op sterren waarvan de planeten precies tussen de ster en de satelliet bewegen. Er zijn in de paar maanden dat Kepler actief is al een aantal zeer opmerkelijke uitkomsten…
Exoplanetenjacht
Tot de lancering van Kepler bedroeg het aantal bekende exoplaneten iets meer dan vijfhonderd. Exoplaneten werden opgespoord door sterren zeer goed te bestuderen en hun positie goed waar te nemen. Zware planeten die vlak bij een ster staan laten hun ster namelijk schommelen. Technisch gesproken draait bijvoorbeeld de aarde niet om de zon, maar draaien aarde en zon rond een gemeenschappelijk zwaartepunt, het massamiddelpunt of barycentrum.
Exoplaneet Osiris (HD209458) is een hete Jupiter. Daarom was hij makkelijk te ontdekken.
Uiteraard is de zon zo extreem veel zwaarder dan de aarde dat het effect bij de zon nauwelijks merkbaar is. Dat ligt anders bij een reuzenplaneet als Jupiter, die de zon duidelijk laat schommelen. Met deze methode zijn vooral zware gasreuzen die vlak bij een licht sterretje, bijvoorbeeld een rode dwerg, staan te vinden: de hete Jupiters. Deze gloeiendhete gasreuzen overleven de nabijheid van de ster omdat hun zwaartekracht enorm groot is, zodat het hete gas niet kan ontsnappen.
Uiteraard zijn we vooral geïnteresseerd in aardachtige planeten in de bewoonbare zone van de ster, de zone waar vloeibaar water voor kan komen. Deze zijn in de praktijk met deze methode alleen op te sporen bij extreem kleine sterretjes (rond de vijf tot tien procent van de massa van de zon) of door de methode van Kepler te gebruiken: heel veel sterren tegelijk in de gaten houden en controleren of er periodieke kleine veranderingen in de helderheid zijn: elk “deukje” komt dan overeen met een passage van een planeet tussen de satelliet en de ster. Omdat Kepler heel veel sterren tegelijkertijd in de gaten houdt, zijn er al over de duizend nieuwe planetenstelsels ontdekt.
Een unieke ontdekking was die van twee planeten die dezelfde omloopbaan deelden. Beide planeten bevinden zich in elkaars Lagrangepunten, punten waar zwaartekrachtsinvloeden elkaar opheffen. Stel je voor: een zusteraarde die altijd op precies dezelfde positie ten opzichte van de zon zou blijven staan. Als Venus op die plaats had gestaan had zich misschien wel een tweede bewoonbare planeet in ons zonnestelsel bevonden.
Echter, zo blijkt uit Keplers metingen, dat is nog maar het topje van de ijsberg aan bizarre zonnestelsels.
Ongeveer 17% van alle planetenstelsels die Kepler detecteert bestaat uit meer dan één planeet. Dit is laag (ons zonnestelsel telt er acht) maar volgens onderzoekers wordt dit verklaard doordat niet alle planetenbanen netjes in het verlengde van andere planeten liggen. Zo is de Dierenriem, het deel van de hemel waar planeten door lijken te reizen, zo’n achttien graden breed (ongeveer vijfendertig maal de breedte van de zon of de volle maan). Vanaf de aarde bekeken is de kans al vrij klein dat een binnenplaneet als Venus of Mercurius langs de zonneschijf trekt (ongeveer een van elke twintig omloopbanen). Dat zal in exoplaneetstelsels niet anders zijn.
Ook zijn veel exoplanetenstelsels veel chaotischer dan het zonnestelsel. Van verschillende Jupiterachtige exoplaneten is bekend dat ze in een ander vlak om de ster draaien dan de ster zelf. Onderzoekers denken daarom dat in veel zonnestelsels door dit soort planetaire bijnabotsingen de Jupiterachtige planeten de kleinere aardachtige planeten uit het zonnestelsel hebben geslingerd. Wie weet kent ook ons zonnestelsel weeskinderen die nu eenzaam en verlaten als bevroren woestenij tussen de sterren zwerven…
Memristoren beloven elektronica zoals we die kennen behoorlijk op zijn kop te zetten. De eerste proof-of-concept memristor – een elektronisch onderdeel dat tegelijkertijd weerstand en geheugen is – dateert pas van het jaar tweeduizend. Zoals wel vaker blijkt de natuur ons miljoenen jaren voor te zijn geweest. Onderzoekers vonden namelijk memristoren in onze huid…
Wat zijn memristoren? Memristor is een samentrekking van de woorden “memory” en “resistor”. Een weerstand met een geheugeneffect dus. Dit geheugeneffect bestaat uit het dalen van de weerstand als er veel spanning op een memristor staat of stroom in een bepaalde richting door een memristor heen loopt. Loopt de stroom de andere kant op, dan stijgt de weerstand van de memristor juist.
Alle elektronica bestaat uit drie fundamentele onderdelen. De weerstand (die stroom afremt), de condensator (die elektrische lading opslaat) en de spoel (die een magnetisch veld opwekt). Deze zijn al langer dan een eeuw bekend. De memristor is de eerste fundamenteel-nieuwe toevoeging aan dit drietal.
De eerste functionerende memristor ziet er zo uit onder een elektronenmicroscoop.
Memristoren bestaan maar sinds kort. Het mogelijk bestaan van memristoren werd begin zeventiger jaren voorspeld door vaste-stoffysicus Leon Chua op de Califorische universiteit Berkeley. De eerste praktische en functionerende memristor dateert van 2008 en is extreem klein, enkele tientallen nanometers.
Bijzonder aan memristoren is dat ze ook als de stroom wordt uitgeschakeld, hun weerstandswaarde behouden. Ze dienen dus tegelijkertijd als geheugenonderdeel, diode en elektrische weerstand. Ze vormen de droom voor elektronici omdat ze meerdere functies tegelijk vervullen. De elementaire magnetische gebiedjes die nu in harde schijven voor informatieopslag worden gebruikt, moeten namelijk door een ander onderdeel (een spoeltje) ingesteld en afgelezen worden. Memristoren beloven daarom extreem energiezuinige, compacte en veelzijdige computers en elektronica op te leveren.
Memristoren bieden daarnaast de mogelijkheid voor totaal nieuwe elektronica en vormen wellicht de missing link om neurale netwerken (zoals onze hersenen) rechtstreeks in elektronica te kunnen verwezenlijken. Kortom: voor een compleet nieuwe computerarchitectuur. Ook voor zenuwcellen geldt namelijk dat ze meer synapsen – verbindingen – aanmaken als ze veel worden gebruikt. Dit effect is enigszins te vergelijken met het dalen van de weerstand bij memristors waar veel stroom doorheen loopt in de juiste richting. Elektronici moeten nog leren om om te gaan met dit element, maar naar verwachting zullen er veel toepassingen voor dit unieke en zeer veelzijdige componentje ontwikkeld worden, zoals al eerder met de laser gebeurd is.
Kortgeleden is ontdekt dat de zweetporiën van onze huid zich net zo gedragen als een memristor.
Dat (zout, dus elektrisch geleidend) zweet de elektrische weerstand van onze huid zeer sterk beïnvloedt, is al langer bekend. Op dit principe berust de leugendetector. Als een verdachte letterlijk het koude angstzweet uitbreekt, neemt zijn elektrische weerstand af. De polygraaf registreert dan een piek. Dit werkt overigens niet bij psychopaten, omdat zij emotioneel niet geraakt worden door hun misdaden.
Nu blijkt de huid ook net als een memristor te “onthouden” of er eerder een positieve of negatieve spanning over de huid heeft gestaan: de huid wordt meer geleidend als er eerder een negatieve spanning op heeft gestaan en juist minder geleidend andersom.
Dit komt omdat de positieve ionen in zweet (voornamelijk natriumionen) aan worden getrokken door de negatieve spanning en zo de zweetporie vullen met vloeistof. Hierdoor daalt de weerstand. De weerstand stijgt als het vloeistoflaagje door positieve spanning omlaag wordt geduwd.
Gevolgen
Memristors worden steeds meer gezien als een essentieel onderdeel van “denkende” elektronica. Misschien dat tot nu toe onverklaarde “lerende” vermogens van wezens zonder zenuwstelsel als amoebes kunnen worden verklaard door memristieve effecten (die ook in amoebes zijn aangetoond). Zou niet een groot deel van het denken van eenvoudige organismes (en wat dat betreft: ook ingewikkelder, zoals mensen) gebruik kunnen maken van dit principe? Uit diverse onderzoeken blijkt dat sommige mensen gevoelig zijn voor zwakke elektrische invloeden in de omgeving. Zou dit memristieve gedrag van de huid deze gevoeligheid versterken? Zou dit misschien ook invloed kunnen hebben op de sensaties die mensen ervaren als ze door iemand worden aangeraakt of gemasseerd? Kortom: deze ontdekking roept veel zeer interessante vragen op…
We worden omringd door enkele zware sterren die op het punt staan te ontploffen als super- of zelfs hypernova. Welke sterren zijn dit en wat zijn de gevolgen voor het leven op aarde?
Hoe ontstaan nova’s, supernova’s en hypernova’s? Dit artikel gaat dieper in op de processen achter deze kosmische explosies.
Wat gebeurt er als een nova vlak bij ons ontploft?
Een nova is een vrij kleinschalige ontploffing. Weliswaar zou er van het leven op aarde en onze oceanen en dampkring weinig overblijven als de zon in een nova verandert, maar nova’s komen alleen voor in dubbelsterren die toch al weinig barmhartig zijn voor planeten en de zon heeft geen metgezel. Stel dat een van de meest nabije dubbelsterren, Alfa Centauri A en B of Sirius A en B, die op enkele lichtjaren afstand van de aarde liggen, in een nova zou veranderen, dan zou de helderheid met factor 100.000 toenemen. De ster zou dan even helder schijnen als de volle maan. Spectaculair, maar niet echt bedreigend. Ook vertonen beide sterren niet de neiging een nova te vormen, daarvoor staan de dubbelsterren te ver van elkaar af.
Supernova’s en gammaflitsen
Een supernova is veel gevaarlijker. Volgens astronomen betekent een supernova die binnen enkele honderden lichtjaar van de aarde ontploft en een gammaflits op de aardse atmosfeer neer laat dalen een ongekende natuurramp.
Eta Carinae staat op het punt van exploderen. Gelukkig bevindt deze hypernova-in-spe zich op veilige afstand en is niet op ons gericht.
De gammaflits vernietigt in een fractie van een seconde de beschermende ozonlaag en laat de zuurstof en stikstof in de atmosfeer met elkaar reageren tot het verstikkende bruine gas stikstofoxide, dat wanneer het met water in aanraking komt salpeterzuur vormt. Enkele onderzoekers (overigens een kleine minderheid) denken dat de grote uitstervingsgolf tussen de geologische tijdperken Ordovicium en Siluur veroorzaakt is door een super- of hypernova in de buurt. De rode reuzenster Betelgeuze (Alfa Orionis) in het sterrenbeeld Orion staat, astronomisch gesproken, op het punt van ontploffen als supernova. Het goede nieuws: deze enorme ster die als hij op de plaats van de zon zou staan, de aarde, Mars en zelfs de planetoïdengordel op zou slokken, staat op meer dan zeshonderd lichtjaar van de aarde. Als Betelgeuze ontploft, betekent dat dus spectaculair vuurwerk, een tweede volle maan, maar geen dodelijke gammaflits richting aarde, ook omdat Betelgeuze niet op de aarde is gericht. Wel zijn er mogelijk effecten te verwachten die lijken op een zware zonnestorm als gammastraling de aardse atmosfeer raakt.
Hypernova steriliseert groot deel Melkweg
Een hypernova is een supernova op steroïden. De gevolgen van een hypernova zijn dus veel ernstiger. Sterren van vele tientallen zonsmassa’s of meer (het maximum is honderdtwintig zonsmassa’s, de Eddingtonlimiet, daarboven blaast de ster zichzelf uit elkaar) bereiken in hun kern zulke hoge temperaturen dat de ster in recordtijd opbrandt. Het einde van een zeer zware ster is verwoestend: er ontstaat een neutronenster, zwart gat of, na een antimaterie-ontploffing, blijft er zelfs helemaal niets over. Kortom: daar kan je maar beter enkele duizenden lichtjaren bij uit de buurt zitten.
De dichtstbijzijnde ster die in een hypernova kan veranderen is Eta Carinae op ongeveer achtduizend lichtjaar afstand. De reuzenster is nu al behoorlijk instabiel met geregelde explosies, de laatste in 1840. Astronomen verwachten dat deze kosmische bom binnen korte tijd kan ontploffen. Ontploft Eta Carinae, dan ontstaat een vernietigende gammaflits die als hij op aarde was gericht, een hoeveelheid gammastraling, groter dan de dodelijke dosis zou afgeven en vermoedelijk weinig heel zou laten van de beschrmende ozonlaag. Het blijkt echter dat de draaias van deze ster niet op de aarde gericht is, dus we ontspringen, zo lijkt het, ook hier de dans.
Onze aarde wordt omringd door enkele grote, zware reuzensterren die op instorten staan. Wat zijn de gevolgen als één van die sterren op korte termijn zal ontploffen?
Kernfusie, de energiebron van sterren
Om te begrijpen hoe sterren leven en sterven, is het erg handig wat meer te weten over kernfusie: de energiebron die de zon en andere energie-opwekkende sterren laat schijnen. Sterontploffingen worden namelijk veroorzaakt door onevenwichtigheden in de fusiereacties in de kern, bijvoorbeeld omdat de brandstof opraakt. Sterren leiden het grootste deel van hun bestaan een rustig leven. Door de energie die kernfusie produceert, blijft de kern heet en zorgt de gasdruk van het hete gas dat de zwaartekracht de ster niet verplettert tot een witte dwerg of neutronenster.
Heliumflits veroorzaakt nova
Dat werkt heel aardig totdat bijna alle waterstof op is. Daardoor neemt de energieproductie af, de zwaartekracht grijpt meteen de kans. De nog niet uitgeputte, waterstofrijke laag rond de kern wordt zo dicht en heet dat de waterstof hierin gaat fuseren en de ster opzwelt: het rode-reusstadium. De zon wordt dan zo groot dat ze de aarde opslokt.
Een nova. Op een uitgebrande ster hoopt zich zoveel helium onder hoge temperatuur en druk op dat het ontploft: de heliumflits.
Het bijzondere aan gedegenereerde materie is dat de tegendruk niet wordt geleverd door hitte, maar door kwantumeffecten. Het Pauliverbod verbiedt dat bepaalde deeltjes zoals protonen en elektronen (‘fermionen’) te dicht bij elkaar komen. Deze tegendruk is onafhankelijk van de temperatuur. Gedegenereerde materie is tegelijkertijd een zeer goede warmtegeleider. Het gevolg is dat als helium begint te fuseren, de kern niet opzwelt en de reactie dus totaal uit de hand loopt. Gedurende slechts enkele minuten tot uren produceert de ster extreem veel energie: de heliumflits. Als gevolg hiervan wordt de kern zo heet dat de gedegenereerde materie weer verandert in ‘gewone’ materie, de kern uitzet en de rode reus weliswaar iets kleiner, maar nog feller wordt: de asymptotic giant branch fase. Bij lichtere sterren zoals de zon blijft het bij heliumfusie. Als het helium opgebrand is, zakt de rode reus weer ineen, lopen de temperaturen weer extreem hoog op en worden de buitenste gaslagen keer op keer weggeblazen tot alleen een witgloeiende witte dwerg overblijft. Deze uitgebrande ster koelt in de loop van tientallen miljarden jaren langzaam af tot een zwarte dwerg.
Gewoonlijk wordt al deze energie opgeslokt door de kern en gasschil er omheen en merken we er niets van. Bij sommige dubbelsterren slokt een witte dwerg, een extreem dicht bolletje zo zwaar als een ster maar slechts zo groot als de aarde, waterstofgas op van zijn nog niet uitgebrande partnerster. Als gevolg fuseert waterstof tot helium en ontstaat een heliumschil rond de uitgebrande ster. Dit helium wordt op een gegeven moment zo dicht samengeperst dat gedegenereerde materie ontstaat en er een heliumflits optreedt die we wel kunnen waarnemen: een nova. De uitgebrande ster stoot de omringende gasschil af, maar overleeft dit en het proces kan zich keer op keer herhalen.
Supernova: de totale vernietiging van een ster
In het buitenste deel van de kern zit helium die niet heet genoeg is om te fuseren en daarbuiten nog waterstof. Hoe zwaarder de ster, hoe meer van dit soort stappen optreden en hoe meer schillen er ontstaan.
Een zware ster aan het einde van zijn leven heeft wel wat weg van een toverbal. Concentrische schillen bevatten atomen als koolstof, silicium en zuurstof.
Opeenvolgend zijn dit helium, koolstof, neon, zuurstof, silicium en uiteindelijk ijzer. Hierbij komt echter veel minder energie vrij dan bij de fusie van waterstof tot helium dus deze fases duren veel korter, uiteindelijk zelfs maar enkele uren bij heel zware sterren. Bij zeer zware sterren gaat het fuseren door tot het eindproduct ijzer is.
Zwaardere atoomkernen dan ijzer (bijvoorbeeld koper, goud en uranium) maken kost energie, dus er is dan niets meer wat de instorting stop kan zetten. Dus als de ijzerkernen samensmelten tot nog zwaardere kernen, koelt de kern heel snel af. Het gevolg: niets houdt de instorting van de buitenste gaslagen meer tegen en met donderend geweld stort de ster ineen. Hierbij komt zoveel energie vrij dat een groot deel van de materie in de buitenste schillen in een vernietigende kernreactie in enkele uren wordt omgezet en vervolgens vrijwel de complete ster wordt opgeblazen: een supernova. Alleen de binnenste kern blijft over. Deze is nu zo dicht geworden dat zelfs atoomkernen niet meer bestaan en de hele ster als het ware is veranderd in één enorme atoomkern: een neutronenster. Wij nemen die sterren waar als pulsars. Zo staat er een pulsar in wat is overgebleven na de enorme supernova van 1054, de Krabnevel. Deze ster stond gelukkig zo ver van ons vandaan dat slechts het idee van de onveranderlijke hemel sneuvelde.
Hypernova wordt alleen overtroffen door de Big Bang
De allercatastrofaalste gebeurtenis die we kennen, de Big Bang uitgezonderd, is de hypernova. Er zijn enkele mogelijke processen bekend die een hypernova kunnen veroorzaken: een extreem zware ster-in-wording die in één klap ontploft en ineenstort tot een zwart gat, een uitgebrande extreem zware ster waarmee dit gebeurt of een ster waarin uit gammastraling massaal antimaterie (elektron-positron paren) wordt gevormd, die een kernexplosie opwekken waarbij alle brandstof van de ster in één zinderende ontploffing wordt opgestookt en de ster met donderend geraas ontploft.
Gelukkig zijn deze gebeurtenissen met één op de honderdduizend supernova’s vrij zeldzaam, in onze melkweg naar schatting ongeveer elke 200 miljoen jaar. Onderzoekers denken dat lange-duur gammaflitsen hierdoor worden veroorzaakt. In deze ontploffingen worden complete zonsmassa’s in enkele seconden omgezet in gammastraling. De hoeveelheid energie die als gammastraling vrijkomt is dan ook verbijsterend groot, zo groot zelfs dat we gammastraling van ontploffende sterren in verre melkwegstelsels nog steeds kunnen waarnemen als gammaflitsen.
De zon geeft ons aardbewoners 98% van alle energie waarover we kunnen beschikken. En dat al bijna vijf miljard jaar lang. Wat is het proces waarmee de zon die onvoorstelbare hoeveelheden energie opwekt en kunnen we zelf een eigen zon op aarde opwekken?
Kernfusie: de energiebron van de zon
Sterren in de hoofdreeks, zoals onze zon, zijn enorme gasbollen die in hun centrum zo dicht en heet (miljoenen graden en honderden keren zo dicht als water) zijn, dat de atoomkernen van waterstof, protonen, via verschillende tussenstappen samen kunnen smelten tot helium: kernfusie.
Het geheim van de zon: door waterstofkernen samen te smelten tot heliumkernen komt er ongelofelijk veel energie vrij.
Deze hoeveelheid energie is werkelijk gigantisch groot: als je in een gram water (ongeveer een halve vingerhoed) alle waterstofatomen uit het water (H2O, waterstof dioxide) samensmelt tot helium levert dat ongeveer twintigduizend kilowattuur aan energie op: tien jaar stroom voor een huishouden of evenveel als het verbranden van tweeduizend liter benzine (voldoende om de wereld helemaal mee rond te rijden in een gemiddelde auto) oplevert.
Logisch ook: bij het verbranden van benzine hergroepeer je alleen atomen (benzinemoleculen (octaan, benzeen e.d.) en zuurstofmoleculen veranderen in kooldioxide en water), maar de atomen zelf blijven behouden. Bij kernfusie maak je compleet nieuwe atomen die eerst nog niet bestonden (en vernietig je de uitgangsatomen).
Het samensmelten van atoomkernen is echter extreem moeilijk, dit omdat atoomkernen elkaar afstoten. Ze iets te hard op elkaar afschieten betekent dat ze terugkaatsen voor ze hebben kunnen samensmelten, is de snelheid te laag dan komen ze niet eens bij elkaar in de buurt. Reden dat er helaas nog steeds geen kernfusiecentrales zijn. Zouden we het geheim van de zon kunnen kraken en op aarde kernfusie opwekken, dan zou een tijdperk van onovertroffen rijkdom en welvaart aanbreken, want met voldoende energie kan je zelfs materie maken uit het niets. Als dat al nodig is, want je kan alle atomen die je nodig hebt uit de aarde, lucht of desnoods uit zeewater vissen.
Omdat vier waterstofkernen samen iets zwaarder zijn dan één heliumkern, wordt 0,7% van de massa in energie omgezet: de bron van alle zonne-energie. Bij dergelijke hoge temperaturen bestaan er geen atomen meer. In de kern van de zon en andere sterren zwerven elektronen en atoomkernen door elkaar en botsen geregeld met elkaar. Het goedje dat dan ontstaat wordt daarom elektronenvloeistof genoemd.
Waterstofbom of kerncentrale?
In feite is een ster een waterstofbom, die van ontploffen af wordt gehouden door een evenwicht van twee krachten. Aan de ene kant is er de zwaartekracht, die bij een zwaar ding als een ster enorm sterk is en deze wil laten instorten. Aan de andere kant is er de extreme hitte, die het plasma laat uitzetten. Het evenwicht tussen deze twee krachten wordt bepaald door twee energiestromen: aan de ene kant de snelheid waarmee kernfusie plaatsvindt en aan de andere kant de snelheid waarmee energie weglekt als straling.
Hoe groter de ster, hoe groter de dichtheid en hoe sneller de kernfusie. Als gevolg hiervan wordt het heter en zet de kern uit. Daardoor neemt de fusiesnelheid weer af, ook kan energie makkelijker weglekken omdat de kern groter wordt en dus meer oppervlak heeft, waardoor er meer straling weglekt. Een soort natuurlijke zelfregelende kernfusiecentrale dus. Veel mensen vinden daarom dat we niet zo moeilijk hoeven te doen. De zon doet dit werk immers al voor ons. We hoeven alleen maar het zonlicht op te vangen met een zonnepaneel.
Een zon op aarde
Zonnepanelen zijn duur en hebben veel oppervlak nodig.
Kernfusie vindt alleen in de dichte (hier witte) kern plaats. De rest van de zon geleidt de energie naar buiten. Wij zien alleen de zeer dunne fotosfeer.
Gezien de ongelofelijke hoeveelheden energie die kernfusie oplevert is het daarom niet verwonderlijk dat uitvinders likkebaardend aan methoden denken om zelf kernfusie op te wekken. Helaas is het niet eenvoudig een kernfusiereactie op gang te houden. De zon nadoen gaat niet: geen enkel bekend materiaal is bestand tegen veertien miljoen graden hitte. Ook zonachtige drukken liggen nog ver buiten bereik, we bereiken nu met pijn en moeite de druk in de kern van de aarde. Uiteraard zijn uitvinders niet voor één gat te vangen en verzonnen toch allerlei listige methodes om kernfusie toch te laten werken.
De kansrijkste lijkt de in de Sovjet-Unie uitgevonden tokamak te zijn: een donutvormige fusiereactor met een heel dun, extreem heet plasma van deuterium en tritium (waterstof, maar dan met één resp. twee neutronen in de kern extra). Sterke magneetvelden voorkomen dat de geladen plasmadeeltjes ontsnappen. De resultaten zijn nog steeds niet denderend, maar kruipen steeds dichter bij het break-even punt dat er meer elektriciteit uitkomt dan er in wordt gestopt. Zouden tokamaks inderdaad de oplossing vormen voor ons energieprobleem of moeten we een andere methode voor kernfusie verzinnen? Er zijn inderdaad wat slimmere alternatieven bedacht…
Een netwerk met memristors kan in recordtijd een ingewikkeld doolhofprobleem oplossen. Domweg door er stroom op te zetten. Betekent dit een doorbraak met volkomen nieuwe typen computers?
Doolhofproblemen zijn vaste prik in menig puzzelblad.
Zo vertaalt de memristive processor een doolhof in een configuratie van memristor. Overal waar in het doolhof poorten zitten, geleidt de schakelaar stroom.
De puzzelaar moet de kortste route zien te vinden door een onontwarbaar kluwen van vaak doodlopende gangen. Sommige doolhofproblemen bevatten tot tienduizenden vakjes waar een potentiële route door kan lopen. De complexiteit van echt grote doolhoven neemt exponentieel toe, want elk algoritme gaat uit van het afzoeken en doorrekenen van elk pad. Het resultaat: dit groeit bestaande computers al snel boven het hoofd.
Twee onderzoekers hebben nu een manier bedacht om Moeder Natuur het denkwerk te laten doen. Elektrische stroom bestaat namelijk uit elektronen die altijd de weg van de minste weerstand proberen te vinden. Dat is in een effen materiaal doorgaans de kortste route.
Memristors: hersencel-achtige elektronica
Er bestaat een type elektronisch onderdeel dat net als hersencellen als het ware onthoudt dat (en hoe lang) er elektrische stroom doorheen is gegaan: de memristor. Een memristor is tegelijkertijd een weerstand en geheugenelement: hoe langer er stroom doorheen loopt, hoe kleiner de weerstand wordt. Het bestaan van memristors is al in 1970 voorspeld, maar de eerste werkende memristor werd pas rond het jaar 2000 gebouwd. Onderzoekers Yuriy Pershin van de Universiteit van South Carolina en Massimiliano di Ventra van de Universiteit van Californië, San Diego zijn pioniers in het onderzoeksveld waarbij memristors in computerchips in worden gebakken.
Om het doolhofprobleem op te lossen, simuleerden Pershin en Di Ventra een chip die bestaat uit een rooster van memristors en schakelaars, zie schema. Door schakelaars om te zetten creëren ze een doolhof. Elke verbonden schakelaar is een doorgang in het doolhof. De doolhof is letterlijk met één druk op de knop op te lossen. Door stroom te zetten op de ingang en uitgang ontstaat een stroom over het kortste traject, deze stroom zet de memristors om en vervolgens kan je het traject door de memristors aflezen.
Beide onderzoekers denken dat het met een vergelijkbare techniek ook mogelijk is om menselijke denkprocessen na te bootsen en in ieder geval computers veel ‘slimmer’ te maken dan ze nu zijn. Het denkwerk vindt niet meer plaats in een enkele processor, maar door de hele chip tegelijk. Ook voor probleemoplossing is deze benadering heel interessant. We zijn vaak niet geïnteresseerd in de best mogelijke oplossing, een heel goede oplossing voldoet al. Een totaal nieuw type computer kent waarschijnlijk heel andere sterke en zwakke punten dan de tegenwoordige. Omdat we zelf kunnen kiezen welk type we wanneer gebruiken, kunnen we dus op het gebied van informatieverwerking veel meer dan nu.
Jupiter kent vier grote manen: Io, Callisto, Europa en Ganymedes. Elke maan is een unieke wereld op zich, maar Europa springt er uit. Op de oppervlakte teistert dodelijke radioactieve straling de maan, maar een kilometers dikke ijslaag beschermt een honderden kilometers diepe oceaan schuilgaat. Veel wetenschappers denken daarom dat Europa de meest geschikte plaats is voor leven buiten de aarde. Zouden zich enorme zeemonsters ophouden onder de ijskap?
De ijsmaan Europa is bezaaid met spleten waar geregeld een roodgekleurde vloeistof doorheen lekt. Astronomen willen graag een kijkje nemen in het raadselachtige binnenste van Europa.
Europa factsheet
Grootte: 3138 km doorsnede (iets kleiner dan de maan)
Zwaartekracht: 0,13 maal die van de aarde
Atmosfeer: luchtdruk minder dan 10−12 atmosfeer, voornamelijk moleculaire zuurstof
Temperaturen: oppervlakte -160 graden (equator) tot -220 graden (polen); oceaan onder het ijs +4 graden
Daglengte: vrijwel geheel tidally locked met Jupiter
Lengte jaar: een omloop om Jupiter duurt 3,55 dagen; een jaar op Jupiter duurt 11,86 jaar
Waardevolle grondstoffen: water
Pluspunten: enorme voorraden waterijs, waarschijnlijk vloeibaar water in de diepte, mogelijke aanwezigheid buitenaards leven
Gevaren: dodelijke straling aan de oppervlakte, nauwelijks magnetisch veld, geen atmosfeer, nauwelijks zonnestraling
De omgeving
Kenmerkend voor Europa zijn dubbele lijnen in het ijs, de linae waar ijsplaten tegen elkaar schuren.
De oppervlakte van Europa bestaat uit ijs en is één van de gladste in het zonnestelsel. De reden is vermoedelijk dat het oppervlak voortdurend vernieuwd wordt door ijserupties. Het oppervlak is bezaaid met diepe spleten. De maan bevindt zich in een zeer licht elliptische baan om Jupiter waardoor het hemellichaam voortdurend wordt gekneed door een ingewikkeld interactiesysteem waarbij Io energie aftapt van Jupiters rotatie en die doorgeeft aan Callisto en Europa.Volgens een andere theorie zijn het niet de relatief zwakke getijdekrachten, maar Rossby golven die Europa opwarmen.
Astronomen vermoeden dat zich tien kilometer onder het ijs een vloeibare oceaan of vloeibaar ijs, vergelijkbaar met wat in een sorbet zit (met daaronder een ondiepere oceaan), bevindt. Deze oceaan zou naar schatting honderd kilometer (of slechts enkele tientallen kilometers) diep zijn. Hieronder bevindt zich een rotsachtige kern. Planetologen denken dat Europa een kleine metaalkern heeft.
Het enorme magnetische veld van Jupiter produceert grote hoeveelheden dodelijke straling. Europa krijgt er niet zo sterk van langs als de zich dichter bij Jupiter bevindende manen Io en Callisto, maar een mens zal het zonder bescherming tegen de straling niet langer dan een dag uithouden zonder zware stralingsziekte op te lopen. De dodelijke stralingsdosis wordt in twintig dagen bereikt.
De zon komt op Europa elke vijf dagen, de duur van de omloopbaan om Jupiter, op, omdat Europa net als onze maan altijd hetzelfde halfrond naar de planeet waar ze om heen draait, keert.
Er is vrijwel geen sprake van een atmosfeer. Meteorieten slaan dus ongehinderd in, maar door de vele ijserupties verdwijnen de littekens erg snel.
Transport van en naar Europa
Alle ruimtevaartuigen nu in gebruik maken gebruik van raketvoortstuwing. Wat dan telt is delta v – de totale hoeveelheid versnelling en vertraging die nodig is. Beide kosten evenveel raketbrandstof. Ruimtevaartuigen kunnen remmen in de atmosfeer van Jupiter (wat door de sterke zwaartekracht van Jupiter alsnog veel brandstof kost om vanaf Jupiter naar Europa te reizen) of gebruik maken van magneetremming op het enorme magnetische veld, wat brandstof bespaart. Een reis van de aarde naar het Jupitersysteem kost om en nabij de zes jaar als gebruik wordt gemaakt van passieve voortstuwing (planetary flyby).
Hoe bewoonbaar is Europa?
Het oppervlak van Europa is vrijwel luchtledig en kent temperaturen van honderdvijftig graden onder nul. Een basis op het oppervlakteijs kan beter op veilige afstand van de linae liggen en moet voorzien zijn van een goede bescherming tegen de extreme straling. De zwaartekracht is onvoldoende voor een permanent verblijf van de mens. De lage zwaartekracht betekent dat permanente bewoners in een zwaartekrachtsmolen moeten slapen. Het is het overwegen waard om een basis onder het kilometers dikke ijs aan te leggen. De temperaturen in deze enorm diepe oceaan liggen dichter bij voor aardbewoners aangename temperaturen. De druk is zelfs op een wereld met een zwaartekracht kleiner dan die van de maan echter nog steeds enorm. Ook vermoeden onderzoekers dat er leven zou kunnen bestaan in deze oceaan, wat Europa een eersteklas bestemming voor wetenschappelijk onderzoek zou maken.
Zo mooi zal een onderzeese basis in de Europaanse oceaan er waarschijnlijk niet uit zien...
Voordelen van een kolonie op Europa
Europa kent slechts twee grote voordelen. De maan bestaan voor een groot deel uit water, een eerste levensbehoefte voor alle aardse levensvormen en kent waarschijnlijk diep onder de kilometers dikke ijslaag een zoutrijke oceaan. Volgen sommige schattingen bevat deze oceaan drie keer zoveel water als in alle aardse oceanen samen. Deze oceaan kent vermoedelijk temperaturen die niet al te ver onder nul liggen. Het watwer uit de oceaan kan gesplitst worden in waterstof en zuurstof om in te ademen. Een basis op Europa zal – als er leven aanwezig is – vermoedelijk veel interessante wetenschappelijke kennis opleveren. Ook als bron van ijs voor kolonies boven resp. op de kurkdroge planeten Venus en Mercurius is Europa interessant.
Gevaren op Europa Europa kent geen beschermende atmosfeer en draait om Jupiter, de planeet met het krachtigste en dodelijkste magneetveld in het zonnestelsel. Het oppervlak bestaat uit ijs en is door getijdekrachten voortdurend in beweging. Wel vormt ijs een goede bescherming tegen kosmische straling. Er is minder zonne-energie dan op aarde. Een basis zal dus haar eigen energie op moeten wekken met behulp van kern(fusie)energie. De zwaartekracht is erg laag; kolonisten zullen dus voortdurend zware oefeningen moeten doen of ’s nachts moeten doorbrengen in een zwaartekrachtscentrifuge.
De diepzee kent allerlei bizarre wezens. Dat zal op Europa -als daar leven voorkomt - niet anders zijn.
Hoe zou een kolonie op Europa er uit zien?
Een kolonie met wetenschappelijke of toeristische doelen zal vermoedelijk onder het ijs gevestigd zijn en veel lijken op onderzeebases.
Kolonisten op het oppervlak kunnen gebruik maken van de ijsvoorraden om hun kolonie mee te bevoorraden. Hun kolonie zal vermoedelijk bestaan uit een grote drukkoepel boven het oppervlak. Het zwakke zonlicht betekent dat de kolonisten energie uit kernsplijting of kernfusie zullen moeten opwekken.
Hoe is Europa tot leefbare wereld om te bouwen? Jupiter tot miniatuurzon ombouwen, zoals aliens in Arthur C. Clarke’s Space Odyssey-cyclus deden, is met onze huidige techniek (helaas?) niet haalbaar. Ook zal Europa dan veranderen in een oceaanwereld met een zeer lage zwaartekracht. Het heeft vermoedelijk meer zin om mensen te voorzien van bionische hulpmiddelen om ze te laten overleven in de enorme oceaan die Europa onder het ijs herbergt. Onderzoekers denken dat de sterke radioactieve straling veel water gesplitst heeft in onder meer zuurstof, die door convectie in de diepte terecht is gekomen. Dit zou betekenen dat de diepe oceanen redelijk zuurstofrijk zullen zijn. Eindelijk zeemeerminnen?
Veel magische en animistische rituelen kennen elementen die minder onlogisch zijn dan ze op het eerste gezicht lijken. Zo kent onder meer kwantumverstrengeling een aantal gevolgen die aan magie en paranormale gebeurtenissen doen denken. Aan de andere kant zijn er ook beweringen en claims die in strijd zijn met de uitkomsten van wetenschappelijke experimenten. Het eerste deel in een serie.
Het ‘laden’ en ‘lezen’ van voorwerpen
Het beruchte medium Jomanda, maar ook andere zelfverklaarde paranormaal begaafden doen aan “instraling” van water en andere voorwerpen. Ook claimen ze in staat te zijn een voorwerp, bijvoorbeeld van een vermiste, te lezen met hun handen en zo op paranormale wijze meer te weten te kunnen komen van die persoon.
Medium Jomanda werd door de rechter veroordeeld vanwege haar rol bij de dood van Sylvia Millecam.
Hierbij claimen ze dat de het voorwerp laden met positieve energie. Beoefenaars van zwarte magie beweren ziekte en ongeluk, of een liefdesbetovering, over te kunnen stralen door voodoo. Dit geloof is hardnekkig en komt overal ter wereld voor.
Het klassiek-wetenschappelijke antwoord op deze claim is eenvoudig: enorme flauwekul. De enige energie die over wordt gedragen tussen medium en bijvoorbeeld een steen is namelijk lichaamswarmte, of radioactieve straling als het bijvoorbeeld gaat om een brok zwaar-radioactief uraniumerts. Dit geldt zeker voor werking op afstand.
Kwantumverstrengeling
We weten echter uit experimenten met kwantumverstrengeling dat deeltjes met elkaar verstrengeld kunnen raken als ze met elkaar wisselwerken: kwantumverstrengeling. Dat wil zeggen dat deeltjes hun identiteit verliezen: metingen aan het ene deeltje maken het mogelijk de uitkomst van metingen aan het andere deeltje te voorspellen. Houdt het medium de steen of het water vast, dan raken sommige deeltjes in de steen of het water in contact, dus verstrengeld met de deeltjes van het medium. Of van iemand anders die de deeltjes vasthoudt, natuurlijk. Op die manier wordt er een bepaalde invloed van het medium op het voorwerp overgedragen. Omgekeerd zal ook het voorwerp een invloed op het medium overdragen.
In planten en dieren bestaat kwantumverstrengeling langer dan tot nu toe gedacht
Kwantumverstrengeling in het laboratorium duurt zeer kort, miljoensten van seconden in uiterst listige proefopstellingen, de reden dat de meeste natuurkundigen kwantumverstrengeling over langere tijdsduren als onmogelijk zien.
In dit categorische nee komen steeds meer barsten. Zo maken planten gebruik van quantum entanglement om fotosynthese zeer efficiënt uit te kunnen voeren. Uit onderzoek bij roodborstjes blijkt echter dat zij in staat zijn ook na langere tijd, tot twintig microseconden meer dan in een laboratorium, kwantumverstrengeling tussen twee elektronen in stand te houden. Roodborstjes maken hier gebruik van om wijzigingen in het aardmagnetisch veld (bijvoorbeeld omdat ze een andere richting opvliegen) vast te stellen. Het gaat hier nog niet om bevestigde onderzoeksresultaten, maar mocht dit kloppen, dan zou kwantumverstrengeling wel eens permanenter en alomvattender kunnen zijn dan wetenschappers tot nu toe dachten.
Ook kan kwantumverstrengeling van het ene deeltje op het andere deeltje “over worden gedragen”. Stel dat deeltje A verstrengeld is met deeltje B, dan kan deeltje B die verstrengeling overdragen op deeltje C. A is dan niet meer verbonden met B maar met C. Misschien dat kwantumverstrengeling zo langer in stand blijft dan in theorie kan. Misschien dat kwantumverstrengeling helemaal niet zeer kort duurt, maar dat de verstrengelde staat “verdoezeld” wordt omdat het deeltje ook met andere deeltjes verstrengeld raakt.
Er is nog helemaal geen wetenschappelijk onderzoek gedaan naar de gevolgen van massale kwantumverstrengeling tussen twee voorwerpen. Er zijn waarschijnlijk “emergente” fenomenen die we nog helemaal niet kennen die het gevolg zijn. Zouden deze emergente fenomenen lijken op paranormale verschijnselen? Zo kan je je bijvoorbeeld voorstellen dat er ritmische golven zijn van verstrengelingen en ontstrengelingen die zich met een bepaalde frequentie door voorwerpen voortplanten. In bijvoorbeeld de Belousov-Zhabotinsky reactie zorgen autokatalytische processen voor golven van verschillende chemische stoffen. Mogelijk bestaan er soortgelijke golven van kwantumverstrengeling. Of misschien bestaan er nog verfijnder mechanismen, ingewikkelder netwerken van verstrengeling. Hogere vibratieniveaus, zou een spiritueel persoon zeggen.
Kwantumverstrengeling waarnemen
Essentieel is natuurlijk dat het medium in staat is om kwantumverstrengeling onbewust of bewust waar te nemen. We weten al dat mensen in staat zijn grote-schaal kwantumverstrengeling met hun ogen waar te nemen. De effecten waar we het hier over hebben zijn echt extreem zwak en naar alle waarschijnlijkheid niet voor de mens waarneembaar. Hierbij zal de kwantuminformatie in het voorwerp op de een of andere manier moeten wisselwerken met het zenuwstelsel van het medium (of, als je de aanwezigheid van een astraal lichaam veronderstelt, ook al uiterst dubieus volgens wat we nu weten, via dat astrale lichaam met het zenuwstelsel). Dit is een stuk lastiger in overeenstemming te brengen met wat we weten van kwantummechanica of de rest van de natuurkunde. Mediums zouden dan in staat moeten zijn een zelfs op atoomniveau uiterst zwak effect te vergroten tot een waarneembare schaal, een factor van 1015 of meer hoger. Sommige vogels zijn er – zo lijkt het – echter, ongelooflijk genoeg, toe in staat. Dus wie weet is dit oordeel voorbarig.
Volgens de uiterst omstreden theorie Orch-OR van wiskundige Roger Penrose vormen de kleine microtubuli in onze zenuwcellen kleine kwantumcomputers. Kwantuminformatie zou dan via de oogzenuwen en handen door het lichaam van het medium heen richting de hersenen kunnen reizen. Of misschien via de atomen die ons lichaam vormen. Misschien is wat spirituele mensen onder astraal lichaam verstaan, een hogere trillingstoestand, een gemeenschappelijke verstrengelingstoestand, van de kwantumdeeltjes waaruit ons lichaam bestaat. Dit uiterst speculatief noemen is een enorm understatement. Aan de andere kant: de natuur heeft al eerder wetenschappers voor stevige verrassingen gesteld en reken maar dat er evolutionaire druk staat op het ontwikkelen van een vermogen om op welke reden dan ook gevaren te zien aankomen, als dit in theorie mogelijk is.
Aan kwantumverstrengeld licht merk je als buitenstaander niets. Alleen als je de effecten van twee bundels verstrengelde deeltjes met elkaar vergelijkt, kan je uitvinden dat er een correlatie is. Een slimme uitvinder bedacht een toepassing. Onmerkbaar kwantumgemerkt licht…
Kwantumverstrengeling
Kwantummechanica is niet-deterministisch: het is niet mogelijk exact te voorspellen wat er uitkomt als je een kwantumdeeltje meet. Een gruwel in de ogen van elke rechtgeaarde natuurkundige. Einstein bedacht daarom de Einstein-Podolsky-Rosen paradox om Niels Bohr en zijn kwantummechanica voor eens en voor altijd te ontkrachten. Als je twee kwantumdeeltjes met elkaar verstrengelt en vervolgens laat gaan, bepaalt de meting aan het ene deeltje hoe het andere deeltje zich gedraagt. Ook al bevinden deze deeltjes zich honderden kilometers uit elkaar (het meetrecord staat nu op 144 km). Deze invloed (als dat het is) reist sneller dan het licht, onmogelijk volgens de relativiteitstheorie.
Onzichtbaar gemerkt licht
Het hoe en waarom achter kwantumverstrengeling bezorgt natuurkundigen al tachtig jaar hoofdpijn. Wat uitvinders niet belemmert in het ontwikkelen van toepassingen van dit merkwaardige verschijnsel.
Ruis en slecht zicht is een enorm probleem op een slagveld. Amerikanen denken dit met kwantumverstrengeling op te kunnen lossen.
Zo is op dit moment al kwantumcryptografie in ontwikkeling: wie probeert kwantumverstrengelde fotonen af te luisteren, vernietigt de kwantumverstrengeling. De zender en ontvanger weten zo direct of er tijdens het zenden van de boodschap mee is geknoeid. Na Wikileaks vermoedelijk de droom van menig politicus. Een meer spectaculaire toepassing is het gebruiken van onzichtbaar gemerkt licht. Als verstrengeld licht terugkaatst, zou iemand hieraan kunnen zien dat het afkomstig is van de waarnemer zelf en dat het niet om licht uit andere bronnen gaat.
Zeker tijdens de regering-Bush zat DARPA, het onderzoeksinstituut van het Pentagon niet om geld verlegen, dus bedacht natuurkundige Seth Lloyd van het Massachusetts Institute of Technology een methode om kwantumverstrengeling op een voor militair gebruik interessante manier te gebruiken. Op een slagveld is waarnemen lastig en zitten signalen vol ruis: het onderwerp van een DARPA-onderzoeksprogramma waar Lloyd graag voor in aanmerking wilde komen. Bij het wiskundig uitwerken van zijn voorstel ontdekte hij iets absurds: de techniek werkte het beste als de kwantumverstrengeling al verbroken was. De scanner verstrengelt fotonen door met een fotonisch kristal één foton in twee -verstrengelde- fotonen te veranderen en zendt deze uit. Met een zeer gevoelige detector wordt van het teruggekaatste licht gemeten in hoeverre het kwantumverstrengeld is.
In theorie kan hiermee een miljoenmaal scherper beeld worden verkregen, aldus Lloyd. Hij verwachtte in februari 2009 dat het uiteindelijke apparaat binnen enkele jaren klaar was om te testen. Militairen zijn doorgaans niet erg mededeelzaam over strategisch gevoelige technologie, dus de stilte sindsdien kan mogelijk betekenen dat het apparaat of een kansloze mislukking, of juist een erg groot succes is…
Vroegah maakten ze nog degelijke dingen van metaal. Toen brak de plasticplaag los. Onze planeet werd verrijkt met onafzienbare hoeveelheden biologisch nauwelijks afbreekbaar plastic. Onderzoekers bereikten nu een doorbraak: metaalglas, harder dan staal, dat net zo makkelijk te bewerken is als plastic. Eindelijk verlost van de plasticplaag?
De ondergang van metaal
Metaal is de oudste kunststof die we kennen. Sterk, duurzaam, mooi en uitstekend te hergebruiken. Vooral goud, maar ook andere metalen werden keer op keer omgesmolten en in nieuwe voorwerpen omgezet. Logisch ook. Metaal is schaars en moeilijk te winnen. Geen wonder dat met de ontdekking van grote hoeveelheden brandbare zwarte smurrie de uitkomst onvermijdelijk was.
Een verademing na het foeilelijke plastic. Dit nieuwe metaal kan in de schitterendste vormen worden verwerkt – tot op nanoschaal.
Nijvere moleculenkrakers verzonnen allerlei stofjes met de naam poly- er voor, bereid uit chemicaliën die met enkele tussenstappen afkomstig zijn van aardolie. Op een gegeven moment rijgen bepaalde bouwstenen, monomeren, zich aaneen tot kettingen of netwerken (polymeren).
De ergste, polyvinylchloride (PVC) en polyurethaan bijvoorbeeld, hebben ook chloor ingebouwd. Toegegeven: er zijn ook plasticsoorten die deze nadelen niet hebben: polyetheen (helaas massaal toegepast in plastic boodschappentasjes, maar afgezien daarvan chemisch niet erg schadelijk) en het onvolprezen keiharde en eveneens chemisch onschadelijke polycarbonaat. Plastics zijn erg goedkoop, aardolie kost met minder dan twee kwartjes per liter gewoon belachelijk weinig, dus deden fabrikanten hun best metalen en glas te verbannen uit hun producten. Ook omdat plastics zo makkelijk te bewerken zijn. Ze zijn veel zachter en er zijn geen lompe, peperdure drukpersen nodig.Thermoplasten zijn in feite gestolde vloeistoffen en kunnen door te verwarmen in hun vrom geperst worden, thermoharders reageren in hun vorm tot polymeer plastic.
Makkelijk bewerkbaar metaalglas
Met een ontdekking van onderzoeker Jan Schroers aan de Yale Universiteit is er nu een einde gekomen aan deze kwalijke trend. Eindelijk is er een harde metaalsoort die toch makkelijk te bewerken is. De truc die ze gebruiken is met metaal te veranderen in een glas. In de meeste metalen vormen de metaalatomen kristalletjes. Vorm en grootte van de kristalletjes bepalen de eigenschappen van het metaal (hoe groter, hoe stijver en brosser over het algemeen) en metaalbewerking komt in feite neer op het manipuleren van de kristalletjes. Een metaalglas is zo snel afgekoeld dat de metaalatomen geen tijd hadden om kristalletjes te vormen en als het ware zijn ingevroren. De legeringen worden gemaakt van verschillende metalen, waaronder zirkonium, nikkel, titanium en koper.
Het gevolg is dat het nieuwe materiaal net als plastic in een bepaalde houder kan worden geblazen. Plastic jerrycans, bijvoorbeeld, worden gefabriceerd door een plastic ballon in een metalen mal op te blazen tot deze de wanden raakt en vervolgens afkoelt. Tot nu toe moesten de delen van holle metalen voorwerpen aan elkaar worden gelast. Dit is duur. Ook zijn lasnaden vaak zwakker. Dat is met het nieuwe metaalglas geen issue meer. Het voordeel van blaasvormen is ook dat het extreem nauwkeurig is. Bij voornoemde lompe drukpersen worden door de enorme krachten de platen vervormd. Met de nieuwe techniek kan tot op nanoschaal worden gewerkt.
De genoemde samenstelling van een van de materialen, Zr44Ti11Cu10Ni10Be25, doet vermoeden dat dit alleen in niche toepassingen, waarbij zeer grote precisie essentieel is en kosten niet zo belangrijk zijn, een succes gaat worden. Metalen als beryllium zijn schaars en met rond de duizend euro per kg extreem prijzig. Maar misschien dat de fysische principes achter dit materiaal ook met goedkope, veelgebruikte materialen, gebruikt kunnen worden. Dan zou gietmetaal plastic weer kunnen vervangen.
Bronnen:
Jan Schroers, Thomas M. Hodges, Golden Kumar, Hari Raman, Anthony J. Barnes, Quoc Pham, Theodore A. Waniuk. Thermoplastic blow molding of metals. Materials Today, 2011; 14 (1-2): 14 DOI: 10.1016/S1369-7021(11)70018-9
