Ingezonden persbericht
http://www.nieuws.leidenuniv.nl/nieuws-2011/bizar-dubbelleven-in-de-kwantummechanica.html?utm_source=110315-extern&utm_medium=e-mail&utm_content=http://www.nieuws.leidenuniv.nl/nieuws-2011/bizar-dubbelleven-in-de-kwantummechanica.html&utm_campaign=nieuwsbrief
Bizar dubbelleven in de kwantummechanica
Volgens de kwantummechanica kunnen deeltjes op twee plaatsen tegelijk zijn. Dirk Bouwmeester onderzoekt dit verschijnsel. Hij hoopt zelfs nog meer aan te tonen, namelijk dat het dubbelleven ook spontaan weer verdwijnt. Dat is in strijd met de kwantumtheorie en zou dus pas echt 'nieuwe fysica' zijn.
Koudste plek in het heelal
Dirk Bouwmeester
Bouwmeester, hoogleraar moleculaire fysica, kreeg dit jaar een Vici-subsidie om dit bizarre gedrag bij tastbare voorwerpen aan te tonen. Het is een formidabele uitdaging waar hij en zijn groep voor staan. Hun experiment rekt de grenzen op van het technisch haalbare wat betreft miniaturisatie en het afschermen van trillingen. Bouwmeester bouwt een interferometer, een circuit waarin laserstralen heen en weer kaatsen tussen spiegeltjes. De lichtgolven in het circuit interfereren: ze beïnvloeden elkaar en de spiegeltjes zodanig, dat een van de spiegeltjes zich op twee plaatsen tegelijk bevindt. Het spiegeltje meet 0,01 x 0,01 millimeter en hangt te trillen aan een draadje. Toelaatbare onzekerheidsmarge in de positiemeting: één duizendste atoomdiameter.
Het hele apparaat moet in een conservenblik passen, en vereist koeling tot een miljoenste graad boven het absolute nulpunt. Dit experiment zal dan - ex aequo met nog wat laboratoria - van Leiden het koudste plekje in het heelal maken. Bouwmeester: 'Dat maakt het experiment zo moeilijk, en dat is waarom Leiden met de expertise in koeltechniek zo'n belangrijke bijdrage levert.'
Voorspelling van Roger Penrose
Er zijn legio experimenten waarin elektronen of fotonen (lichtdeeltjes) kwantumgedrag vertonen. Als je één foton door een circuitje van halfdoorlaatbare spiegels stuurt, is de uitkomst slechts verklaarbaar als het foton zich op mysterieuze wijze in tweeën splitst en twee routes tegelijk doorloopt. Toch betrap je nooit een half foton in een van beide routes.
De kwantumtheorie stelt geen grens aan de voorwerpen die dit kunstje vertonen, maar wel geldt: hoe groter, hoe moeilijker. Bouwmeesters spiegeltjes bestaan uit biljoenen atomen, dus het experiment vertegenwoordigt een flinke opschaling. Hij hoopt zelfs nog meer aan te tonen, namelijk dat het dubbelleven van zijn spiegeltje na zekere tijd spontaan verdwijnt. Deze voorspelling, van de fameuze wiskundige Roger Penrose, is in strijd met de kwantumtheorie en zou pas echt 'nieuwe fysica' zijn.
Grotere koeling
De koeling voor Bouwmeesters interferometer
Bouwmeester: 'We zijn al verder dan ik in 2003 gedacht had. Dankzij de Vici-subsidie zouden we nu een grotere koeling kunnen bouwen. Dat is bekende techniek, dus mogelijk is dat effectiever dan de interferometer nog verder verkleinen en alles in dezelfde ruimte erbij stoppen.'
Voordat de Vici-beurs over vier jaar afloopt, verwacht Bouwmeester echte resultaten. De metingen typeert hij als 'een enorme uitdaging', zeker als hij afwijkingen van de kwantumtheorie vindt: 'Dan zal er nog heel wat discussie zijn of dit echt het Penrose-effect is.'
Mogelijk zal ook discussie ontstaan over wie de primeur mag claimen: 'Er zijn inmiddels minstens twintig groepen die kwantumeffecten bij macroscopische objecten proberen aan te tonen. Een garantie dat wij de eerste zijn, kan ik niet geven.'