www.sailing-dulce.nl

Logboek 2019/4 Herfst in Gorinchem

Gorinchem (47)

Interferentie in het tweespletenexperiment (afbeelding: De Volkskrant)
Interferentie in het tweespletenexperiment (afbeelding: De Volkskrant)

Dinsdag 08-10-2019

Een van de vele vragen in de fysica is: hoever in de werkelijkheid strekken de quantumregels? Of anders: wat is werkelijker, de quantumwerkelijkheid of of die van de de relativiteit en de zwaartekracht in onze macrowereld? In de werkelijkheid op het niveau van de elementaire deeltjes komen rare verschijnselen voor. Deeltjes kunnen op twee plaatsen tegelijk zijn (superpositie) of twee deeltjes vormen een eenheid, ook al zijn ze lichtjaren van elkaar verwijderd (verstrengeling). Dat laatste heet non-lokaliteit. Die fenomenen doen zich in onze alledaagse wereld niet voor, al zegt de quantumfysica dat het wel het geval moet zijn. Geen wonder dat wetenschappers op zoek zijn naar een antwoord op de vraag tot welke grootte de quantumregels gelden. Dat gebeurt met een oude, beproefde methode: het dubbele-spleet expreiment, dat in wezen al sinds het begin van de 19e eeuw bestaat en in de vorige eeuw voor de quantumfysica van grote betekenis werd. Op een scherm met twee parallelle spleten valt een lichtdeeltje (foton) en veroorzaakt op een scherm erachter een interferentiepatroon, alsof het door allebeide spleten tegelijk passeerde. In onze werkelijkheid is dat onmogelijk, in de quantumwereld kan het wel. Ik schreef er herhaalde malen over, ondermeer hier en hier drie jaar geleden. Het is alsof er ergens een grens in grootte voor materiedeeltjes bestaat, waar voorbij de quantumregels hun geldigheid verliezen. 

 

Sinds jaren experimenteert men steeds grotere deeltjes in dubbele spleetexperimenten. Geven die nog steeds interferentie of niet meer? Oostenrijkse, Zwitserse en Duitse fysici hebben onlangs superpositie bereikt met een klompje van tweeduizend atomen in de dubbele spleet (zie artikel hier in Nature Physics). In het artikel staat hoe ze het gedaan hebben. Ook De Volkskrant schrijft erover.

     Het is een opzienbarend kunstukje dat aantoont dat de quantumregels flink boven subatomair niveau nog steeds van toepassing zijn. In beginsel moeten die regels ook voor macroscopische structuren gelden als huizen of mensen, maar die zien we nooit op twee plaatsen tegelijk. Iets verhindert dat zoiets gebeurt, en mogelijk is dat de zwaartekracht. In de quantumwereld is de zwaartekracht onverenigbaar met de werkelijkheid, terwijl de macrowereld er juist door beheerst wordt. Hoe meer materie, hoe meer zwaartekracht, die ruimte rondom kromt en de tijd vervormt. In de toekomst zullen dubbele spleetexperimenten met steeds grotere objecten worden uitgevoerd. 'Ergens' ligt een grens of een overgangsgebied, waar de zwaartekracht tot decoherentie leidt, het onderdrukken van de quantumeigenschappen, en onze alledaags werkelijkheid tevoorschijn roept. Het is fascinerend te bedenken wat die vondst voor gevolgen zal hebben.

 

Toch blijft het raar dat een deelje in het experiment door twee spleten tegelijk kan vliegen. Hoe kan dat? Wel, omdat het in de quantumfysica zowel een deeltje als een golf is. Materie kent zogenaamde golf-/deeltje dualiteit. Op het plaatje hierboven zie je dat het helemaal niet zo vreemd is dat een golffront door beide spleten heengaat en erachter een referentiepatroon vormt. Het golffront komt immers tegelijk bij de beide spleten aan. Dat grotere objecten hun golfkarakter blijven behouden, is dan ook een consequentie van de theorie en wordt bevestigd door het experiment hierboven met de klomp materie van tweeduizend atomen. Ook wij als mensen hebben in beginsel zo'n golfkarakter, maar het waarschijnlijk onze eigen zwaartekracht en die van de aarde die het teniet doen.

 

Vannacht valt er veel regen, maar vandaag blijft het droog en fris. Anna heeft haar oppasdag bij Tessa. Ik heb de kachel aan.

     Trump zet een gevaarlijk besluit door om de resterende Amerikaanse troepen uit het gebied in Syrië van de Koerdische militie YPD terug te trekken. Tegen de zin van veel van zijn raadgevers - die totaal werden overdonderd - laat hij zijn bondgenoot in de steek. Een jaar geleden zwaaide hij ze nog alle lof toe. Trump ergerde zich nu dat Europese landen hem geen steun wilden geven in het gebied. Erdogan wil in het vacuüm springen en in een strook van 30 tot 40 kilometer langs de Turkse grens de 2 miljoen Syrische vluchtelingen van Arabische herkomst onderbrengen als een soort bufferzône. Etnische bevolkingspoltiek. In plaats daarvan zullen velen van hen naar Europa proberen te vluchten. In de wanordelijke strijd die in noordoost Syrië zal ontstaan, kunnen duizenden IS-gevangenen mogelijk ontsnappen. De stap van Trump veroorzaakt veel oppositie bij vooraanstande Republikeinen. Geschrokken waarschuwt de president nu de Turken om Syrië beslist niet binnen te trekken, anders 'zal hij de Turkse economie totaal vernietigen'. Zal dat indruk maken op Erdogan?

     De Nobelprijs voor de Natuurkunde gaat dit jaar naar de Canadees-Amerikaanse kosmoloog Jim Peebles, voor zijn grote bijdragen aan het moderne model van het heelal, waaronder het oerknal model en de kosmische achetrgrondstraling, en naar de Zwitserse astrofysici  Michel Mayor en Didier Queloz, die in 1995 de eerste exoplaneet ontdekten. Terechte toekenningen, zeggen velen in de wereld van fysici. 'Alweer drie mannen', verzuchten vrouwelijke natuurkundigen. Terug naar boven