Glas smelt bij het absolute nulpunt

Share Button

Onderzoekers van de Tel Aviv Universiteit denken op grond van een berekening dat het mogelijk is om met het nulpuntsenergie-effect  glas te doen smelten bij nul kelvin. Gewoonlijk vereist het smelten van glas temperaturen van vele honderden graden. Wat is hier aan de hand?

Wat is glas?
Vensterglas is de bekendste vertegenwoordiger van een groep stoffen die alle hetzelfde kenmerk gemeen hebben: het zijn als het ware bevroren vloeistoffen.

Glas is in feite een gestolde vloeistof.

Glas is in feite een gestolde vloeistof.

De atomen in een glas zitten niet in een kristalrooster, zoals andere vaste stoffen, maar liggen lukraak door elkaar heen, zo sterk afgekoeld dat ze in hun beweging zijn bevroren. Stoffen met een dergelijke structuur worden dan ook glazen genoemd.

Ook water kan een glas vormen als het extreem snel wordt ingevroren. Bij het invriezen van menselijke weefsels gebeurt dat. Als het invriezen langzamer gaat, vormen zich namelijk ijskristallen die de celwanden lek prikken.

Dus in feite zitten er plakken stroperige vloeistof in je ramen. (OK, het verhaal is iets ingewikkelder). Vroeger werd gedacht dat de verdikking die je in veel middeleeuwse ruiten onder aantreft een gevolg is van het langzaam stromen van glas, maar nu weten we dat de viscositeit (stroperigheid) van glas op kamertemperatuur zo extreem hoog is dat dit effect pas na vele miljoenen tot miljarden jaren merkbaar is. Laten we hopen dat de mensheid het zo lang uithoudt…

Nulpuntsenergie
Er bestaat in de natuur een fundamentele onzekerheid, de onzekerheidsrelatie van Heisenberg. We kunnen bijvoorbeeld niet tegelijkertijd de plaats en de snelheid van een deeltje exact weten. De onzekerheid is altijd groter dan de constante van Planck, 6,26 * 10-34 Joule seconde. Dit ligt niet aan onze slechte instrumenten, integendeel. Deze onzekerheidsrelatie is misschien wel het fundamenteelste wat we in de natuur kennen.

Hoe extreem klein deze waarde ook is, op een miljoenste graad kelvin boven het absolute nulpunt gaat dit effect een enorme rol spelen. We weten bij deze temperatuur de energie van een atoom heel precies, namelijk ongeveer nul. De ijzeren onzekerheidsrelatie van Heisenberg dicteert nu dat de plaats van het atoom erg onzeker wordt. Het atoom verandert in een wazige wolk die steeds meer naburige atomen gaat overlappen. Wat eerst een bevroren vloeistof was gaat daardoor steeds meer lijken op een echte vloeistof. En dit is precies wat het team onderzoekers van de Tel Aviv universiteit stelt.

Van glassmeltovens zijn we voorlopig nog niet af. Toch zijn er voldoende goede toepassingen te bedenken voor kwantumglas.

Van glassmeltovens zijn we voorlopig nog niet af. Toch zijn er voldoende goede toepassingen te bedenken voor kwantumglas.

Kunnen smeltovens afgeschaft worden?
Helaas. De grondstoffen voor glazen bestaan uit kristalvormende vaste stoffen. De bindingsenergie van kristallen, zeker die in de uitgangsstoffen voor vensterglas, is meestal enorm hoog. Die kan alleen verbroken worden door ze voldoende te verhitten, in het geval van silicaatglas (vensterglas) aanmerkelijk boven de duizend graden Celsius. Koelen helpt hier niet.

Wel is voor glasbewerking deze techniek heel interessant. Als het belangrijk is een glasoppervlak heel precies te hechten aan een ander materiaal bijvoorbeeld. Het kwantumglas kruipt dan in alle holtes. Dit is vooral interessant voor zeer gevoelige materialen die verhitting niet overleven. Je zou bij wijze van spreken een levend wezen in glas kunnen inbedden. Kortom: een heel nieuw technisch domein waaruit wel eens producten voort kunnen komen die we ons eerder nog niet voor konden stellen…

Share Button

Dit vind je misschien ook interessant:

21 reacties

  1. Dzyan schreef:

    A) Glas bevriest NIET. Het is erg viskeuze (Stroperige) vloeistof.
    B) Bij ieder Bose Einstein condensaat wordt de relatie van Heisenberg eminent. Immers de temp is 0 K. Dus de beweging is 0 en automatisch vervalt de bepaling van plaats.

    Dus laat die smeltovens nog maar even staan. Want een BE condensaat is ook niet vloeibaar. Vloeibaar wil namelijk zeggen dat de snelheid niet nul is (binnen de onzekerheidsrelatie) en dus is de plaats te bepalen. Met een bepaalde nauwkeurigheid. Maar dat geld altijd en voor alle bewegende voorwerpen. Dat is nu juist de kern van de onzekerheidsrelatie.

    Overigens is het vele malen duurder om nul K te maken als om glas te smelten.

    quote: Wel is voor glasbewerking deze techniek heel interessant. Als het belangrijk is een glasoppervlak heel precies te hechten aan een ander materiaal bijvoorbeeld.

    Nee dus want hechten impliceert beweging. Etc.

    Groet,

    Dzyan

    • Germen schreef:

      A. Dat zeg ik net in het artikel ;)
      B. Zeg ik ook in het artikel.
      De definitie van een fluïdum is domweg: a substance, such as a liquid or gas, that can flow, has no fixed shape, and offers little resistance to an external stress. Een stilstaande vloeistof heeft ook geen snelheid maar is nog steeds een vloeistof. Overigens: een supervloeistof is eveneens een BEC.

      Koeling tot enkele K is inderdaad vele malen duurder dan glas te smelten (verhaal verandert in de ruimte qua 3K achtergrondstraling temperatuur).

  2. Laserbean schreef:

    Dit is een wel heel vrije interpretatie van wat deze mensen hebben gedaan. Ten eerste betreft het hier theoretische afleidingen (wiskunde dus) en computersimulaties. Ze hebben dus geen echte experimenten gedaan, en er is ook geen sprake van een “techniek”. Ten tweede gaat het hier om “een glas”, een wanordelijke toestand, en niet over glas zoals wij dat kennen. Maar vooral heeft het helemaal niets te maken met smelten, de overgang van vast naar vloeistof, maar met de faseovergang van glas naar kristallijn, de overgang van een wanordelijke toestand naar een ordelijke toestand. En als laatste is de conclusie van het werk nu juist dat de nulpuntsenergie, tegen de verwachting in, de glastoestand stabiliseert ten opzichte van de kristallijne fase.

    • Germen schreef:

      Ook een hypothetische (maar theoretisch grondig onderbouwde) techniek zoals hier is een techniek. Weliswaar een praktisch onbeproefde techniek, maar wel degelijk een techniek.
      Je stelt terecht dat het hier om een theoretische berekening gaat, niet om een praktijkexperiment.
      Uit de bron: The interesting story here,” says Prof. Rabani, “is that by quantum effect, we can melt glass by cooling it. Normally, we melt glasses with heat.”
      De rest van je punten (silicaatglas als een vertegenwoordiger van de groep glazen) is al in het artikel aan de orde gekomen.

      • Laserbean schreef:

        Interessant. Ik heb hun originele paper bekeken (in Nature Physics) en daar komt het woord “melt” niet in voor, de vrije interpretatie is dus al gedaan door “de bron” (science daily?). Mijn excuses.

  3. Alfa schreef:

    Voor het werken met microscopen zie ik wel een toepassing in de biologie.
    Daarnaast las ik onlangs dankzij een link van Germen, een artikel over het bewezen werken van kwantumverstrengeling bij twee elektrische circuits. Een gevolgtrekking die daaruit logisch volgde, was de verklaring dat verandering in toestand van het ene circuit, onmiddelijk in het andere circuit volgde, en wel met lichtsnelheid. Dit op afstand. Nu vraag ik mij af; als je die circuits foto-elektrisch kunt beïnvloeden, nadat ze zijn ingebed in laagjes glas volgens dit nieuwste proces op het gebied van glasbewerking, dan heb je toch ook twee op lichtsnelheid werkende schakelaars met een toestand 1-0, of 0-1 op afstand? Met die verstande; dat de afstand tussen de schakelaars behalve groot, ook microscopisch klein kan zijn, bijvoorbeeld drie atomen dik, vanwege de glas laag. Dat veronderstelt ook, dat de structuur van zo’n tweedimensionaal circuit op zijn beurt, niet één maar vele schakelaars kan bevatten, een soort print, maar dan tweedimensionaal, die je kunt stapelen tot een driedimensionaal kwantumbrein. Het is maar een idee, maar volgens mij ook een interessante suggestie met mogelijkheden die ik hier ook niet kan overzien. Een dergelijke computer werkt compleet op licht. De daarbij behorende foto-elektrische signalen door de circuits, kunnen worden gescheiden door op verschillende plaatsen op één print, de functies per print realiseren, zoals we nu de aangesoldeerde connectoren op een chip aansluiten. Daarmee bedoel ik, dat elk circuit op zijn beurt over het oppervlak verdeelt, meerdere lichtsignalen tegelijkertijd kan doorgeven. In iedergeval een interessant artikel op de eerste plaats, je krijgt er ideeen van.

    • Tim schreef:

      Hield quantumverstrengeling nu juist niet in dat verandering in toestand van a tegelijk verandering bij b veroorzaakt. Dus niets vandoen heeft met lichtsnelheid?

      • Julie schreef:

        De kwantumcomputer maakt gebruik van de kwantumverstrengeling en superpositie die kwantumdeeltjes zoals een electron of foton onder bepaalde omstandigheden kunnen vertonen. Als de toestand van een deeltje gemeten wordt, weet men ook onmiddelijk wat de toestand van het andere deeltje is.
        Maar niets reist sneller dan het licht, behalve dus neutrino`s.

      • Tim schreef:

        Nee inderdaad dat bedoel ik ook, maar in tegenstelling tot wat alfa beweerde is dat effect meteen en niet met de snelheid van het licht toch?;
        “een artikel over het bewezen werken van kwantumverstrengeling bij twee elektrische circuits. Een gevolgtrekking die daaruit logisch volgde, was de verklaring dat verandering in toestand van het ene circuit, onmiddelijk in het andere circuit volgde, EN WEL MET DE LICHTSNELHEID. Dit op afstand.”

  4. Bemoeier schreef:

    Je kan zeker ook geen vloeibare helium in glas bewaren ?

  5. Alfa schreef:

    Wat krijgen we nou, ik heb hier geen enkel commentaar gegeven, iemand heeft mijn naam gebruikt. Dat mag, maar dan had ik graag dat mijn gegevens verwijdert worden.
    Namens Alfa, Sofia.

  6. Tim schreef:

    Hoi Alfa, ik ben pas een vrij recente bezoeker van deze site, maar ik mis je reacties die bij oudere artikelen staan.

    Over waar je nu boos over bent snap ik niet is toch echt reactie van je van 3 februari 2011.

    • Alfa schreef:

      Bedankt Tim, het komt omdat Alfa in de war is door opgebouwde spanningen en geheugenproblemen. Bij mij ziet hij dit venster zonder contact gegevens, dus blanko. Nu we bij hem thuis zijn is dat natuurlijk anders. Ik heb het al uitgelegd, maar voor hem blijft het natuurlijk vreemd om zichzelf niet te herkennen. Ik begreep ook niet wat er aan de hand was gisternacht, maar dankzij jouw reactie nu wel, nogmaals dank daarvoor.
      Sofia.

      • Julie schreef:

        Dag Alfa,
        Gelukkig kun je bij Visionair jezelf zijn, en worden je bijdragen gerespecteerd. Sofia betekent wijsheid;
        http://www.human-being.nl/Bibliotheek/gnosis.htm
        De werking van glastransitie of glasovergang staat verder beschreven bij Wikipedia.

        • Alfa schreef:

          Ik lees met de hoogste achting jouw commentaren Julie, ze getuigen van diep inzicht. Wij, Heidi, Chantal, Rafaël en ikzelf nemen de zorg over hem waar. Alfa denkt een manier gevonden te hebben om de Lorenzcontractie aan te tonen, dit aan de hand van een eenvoudig al uitgevoerd experiment. Hierover later meer, eerst genieten we samen ons weekend.

Laat een reactie achter op Julie Reactie annuleren

Advertisment ad adsense adlogger