Kaatsende gaswolken

Share Button

Ongelofelijk maar waar: natuurkundigen zijn er in geslaagd twee ijle gaswolken op elkaar af te laten kaatsen. Hoe kregen ze dat voor elkaar?

Twee wolkjes lithium-6 atomen smelten niet samen maar botsen met elkaar.

Twee wolkjes lithium-6 atomen smelten niet samen maar botsen met elkaar.

Het recept in het kort: men neme een wolkje ultrakoude lithium-6 atomen, minder dan een miljardste kelvin boven het absolute nulpunt. De dichtheid is een miljoenste van die van lucht. Splits de gaswolk met behulp van een magneetveld in deeltjes met een spin omhoog en omlaag. Stuur ze vervolgens op elkaar af.

Onder deze omstandigheden nemen kwantummechanische effecten het over en gebeuren er bizarre dingen. Atomen veranderen in wazige vlekken met een enorme doorsnede. Naar blijkt, stoten de gaswolkjes met spin omhoog en spin omlaag elkaar af. Uiteindelijk mengen ze zich toch, maar dit neemt meer dan een seconde in beslag. Een eeuwigheid, naar kwantummechanische maatstaven. Spin is een kwantummechanische eigenschap die je het beste kan vergelijken met draairichting, zij het een met nogal bizarre eigenschappen. Zo is de spin altijd hetzelfde, van welke richting je ook kijkt. Ook kan de spin alleen in halve of hele eenheden voorkomen.

De atomen in deze gaswolkjes zijn fermionen: een term voor alle deeltjes en samengestelde deeltjes met een oneven spin. Er is namelijk een oneven aantal elektronen (het atoomnummer van lithium is drie). Deeltjes met een even spin zijn bosonen. Helium-4 is bijvoorbeeld een boson, omdat er een even aantal elektronen en kerndeeltjes in voorkomt, helium-3 een fermion, omdat er in helium-3 een oneven aantal deeltjes voorkomt.

In veel opzichten gedragen alle fermionen zich op een vergelijkbare manier (net als voor bosonen onderling geldt). Het gedrag van deze lithiumatomen wordt ook vertoond door andere fermionen, zoals elektronen in een supergeleider en quarks in neutronensterren. Met andere woorden: hiermee hebben de onderzoekers een model gecreëerd dat kan worden gebruikt om het binnenste van neutronensterren of hoge-temperatuur supergeleiders te simuleren.

Ook nemen we hiermee als het ware een kijkje in de zeer verre toekomst, als door de uitzetting van het heelal de achtergrondstraling is afgekoeld tot een miljardste graad boven het absolute nulpunt. Wie weet maakt leven dan gebruik van dit soort bizarre processen.

Bronnen:
MIT
Nature

Share Button

Germen

Hoofdredacteur en analist (Visionair.nl) Expertise: biologische productiesystemen (master), natuurkunde (gedeeltelijek bachelor), informatica

Dit vind je misschien ook interessant:

Geef een reactie

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Verplichte velden zijn gemarkeerd met *

Advertisment ad adsense adlogger