[PWC-MEDIA] Persbericht TU Delft: De wisselwerking tussen twee beroemde quantumeffecten blootleggen

  • From: Jerwin de Graaf <J.N.deGraaf@xxxxxxxxxx>
  • To: "'pwc-media@xxxxxxxxxxxxx'" <pwc-media@xxxxxxxxxxxxx>
  • Date: Fri, 20 Jul 2018 14:26:50 +0000

De wisselwerking tussen twee beroemde quantumverschijnselen blootleggen

Het Casimireffect en supergeleiding zijn twee bekende quantumverschijnselen. 
Los van elkaar zijn deze fenomenen grondig bestudeerd. Maar wat gebeurt er als 
je de twee effecten samenbrengt in één experiment? Onderzoekers van de TU Delft 
hebben dat voor het eerst gedaan. Ze hebben een microchip gemaakt waarop twee 
draden dicht bij elkaar zijn geplaatst, waardoor ze de Casimirkrachten kunnen 
meten die op deze draden inwerken op het moment dat ze supergeleidend worden.

Is een vacuum echt leeg? De quantummechanica vertelt ons dat dit niet zo is, en 
dat het in een vacuum in werkelijkheid wemelt van de deeltjes. In de jaren 
veertig van de vorige eeuw voorspelden de Nederlandse natuurkundigen Hendrik 
Casimir en Dirk Polder dat, wanneer twee objecten zeer dicht bij elkaar worden 
geplaatst (ongeveer een duizendste van de diameter van een mensenhaar), deze 
zee van 'vacuümdeeltjes' ze samen zou duwen - een fenomeen dat bekendstaat als 
het Casimireffect. Deze aantrekkingskracht is aanwezig tussen alle objecten en 
stelt zelfs fundamentele grenzen aan hoe dicht we componenten bij elkaar kunnen 
plaatsen op microchips.

Ook supergeleiding is een bekend quantumfenomeen, dat aan het begin van de 20e 
eeuw door de Nederlander Heike Kamerlingh Onnes werd ontdekt. Het beschrijft 
hoe bepaalde materialen, zoals aluminium of lood, bij cryogene temperaturen 
zonder enige weerstand elektriciteit doorlaten. In de afgelopen honderd jaar 
hebben supergeleiders een revolutie teweeggebracht in ons begrip van de 
natuurkunde en zijn ze verantwoordelijk geweest voor bijvoorbeeld 
magneetzweeftreinen en MRI-scans.

Buiten bereik
Hoewel het Casimireffect en supergeleiding veel bestudeerde quantumfenomenen 
zijn, is er bijna niets bekend over de wisselwerking tussen de twee. Sommige 
natuurkundigen denken dan ook dat er belangrijke wetenschappelijke doorbraken 
op dit vlak kunnen liggen. Het Casimir-effect is overtuigend aangetoond tussen 
verschillende materialen, maar als gevolg van de grote technologische 
uitdagingen bij extreem lage temperaturen is het gebruik van supergeleiders om 
het effect te meten tot nu toe buiten het bereik van de wetenschap gebleven.

In een nieuwe publicatie in Physical Review Letters introduceren onderzoekers 
van de TU Delft een nieuwe state-of-the-art sensor, waarmee ze voor het eerst 
de krachten tussen dicht bij elkaar gelegen supergeleiders kunnen meten. De 
sensor bestaat uit een microchip waarop twee draden vlak naast elkaar zijn 
geplaatst. De onderzoekers kunnen ze afkoelen tot cryogene temperaturen, 
waardoor ze supergeleidend worden. “In het midden van de draden zitten gaatjes 
die als optische resonator fungeren”, legt groepsleider Simon Gröblacher uit. 
“Laserlicht van een bepaalde golflengte wordt daarin gevangen, en met dit licht 
kunnen we minieme verschuivingen tussen de twee draden meten. Dat betekent dat 
we bij elke temperatuur de krachten kunnen meten die op de draden worden 
uitgeoefend.”

Verdere tests
Met de ongekende gevoeligheid van hun sensor zijn de onderzoekers ook in staat 
om bepaalde theorieën over quantumzwaartekracht bij temperaturen dichtbij het 
absoluut nulpunt te onderzoeken - een heilige graal van de natuurkunde. “Een 
van de onwaarschijnlijkere en controversiëlere quantum zwaartekrachttheorieën 
voorspelde dat we een sterk Casimir-achtig effect zouden moeten zien, als 
gevolg van zwaartekrachtvelden die van de supergeleiders zouden afkaatsen”, 
aldus Richard Norte, de eerste auteur van het artikel. “Deze theorie hebben we 
al kunnen ontkrachten, want met de huidige gevoeligheid van onze sensor hebben 
we een dergelijk effect niet kunnen meten.” Als er dus al een 
‘Casimir-zwaartekracheffect’ is, dan is het subtieler dan deze theorie 
voorspelde.

De nieuwe microchip van de Delftse onderzoekers maakt de weg vrij voor verdere 
experimenten binnen het nog onbekende terrein van de wetenschap waar de twee 
beroemde quantumeffecten elkaar ontmoeten. De onderzoekers hopen in de nabije 
toekomst de gevoeligheid van hun microchipsensoren verder te kunnen verhogen, 
om mogelijk het Casimir-effect tussen hogetemperatuursupergeleiders te 
onderzoeken. Hoe supergeleiding precies werkt in dit soort exotische materialen 
is een openstaande vraag, en Casimir-experimenten zouden kunnen helpen bij het 
ontdekken van de onderliggende natuurkunde.

****

Referentie
Richard A. Norte, Moritz Forsch, Andreas Wallucks, Igor Marinković, and Simon 
Gröblacher, Platform for measurements of the Casimir force between two 
superconductors, Phys. Rev. Lett. 121, 030405 (2018). 
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.121.030405

Meer informatie
Neem voor meer informatie contact op met:

Prof. Simon Gröblacher en Dr. Richard Norte
Afdeling Quantum Nanoscience
Kavli Institute of Nanoscience
TU Delft
Lorentzweg 1, 2628 CJ Delft, Nederland
T +31 15 278 6124
s.groeblacher@xxxxxxxxxx<mailto:s.groeblacher@xxxxxxxxxx> en 
r.a.norte@xxxxxxxxxx<mailto:r.a.norte@xxxxxxxxxx>

Beeld 1
Artist’s impression van twee draden bedekt met een supergeleidend materiaal, 
met de Casimir-krachten die ze samenduwen.  In het midden van de draden 
bevinden zich gaatjes die een optische resonator vormen. Deze resonator houdt 
een optisch veld gevangen dat wordt gebruikt om de kracht zeer nauwkeurig te 
meten, bij elke temperatuur.

Credits: Moritz Forsch, Kavli Institute of Nanoscience, Delft University of 
Technology

U ontvangt dit bericht via de PWC-medialijst. U kunt zich afmelden via 
www.platformwetenschapscommunicatie.nl<file:///\\www.platformwetenschapscommunicatie.nl>.
Dit bericht is afkomstig van de TU Delft, Communication, Postbus 5, 2600 AA 
Delft, www.tudelft.nl<http://www.tudelft.nl/>.



Attachment: Casimirzipper.jpeg
Description: Casimirzipper.jpeg

Other related posts:

  • » [PWC-MEDIA] Persbericht TU Delft: De wisselwerking tussen twee beroemde quantumeffecten blootleggen - Jerwin de Graaf