Slurf 19-4

Officieel orgaan der werktuigbouwkundige studievereniging ‘Gezelschap Leeghwater’ te Delft | jaargang 19 - mei 2015 - no. 4

Wonen onder water Een duik in het diepe

Meer dan licht

Deeltjesversnellers

Niets is eindeloos

Het verschil tussen

De acceleratie van

De ontrafeling van het

licht en laser

deeltjes tot extremen

niets

| Redactioneel Na een week met heerlijk lenteweer begonnen we op een zonnige vrijdagmiddag aan het vierde Slurfweekend van jaargang 19. Tijdens dit weekend lopen er zowaar twee nieuwe redacteurs rond, waardoor er hard gewerkt zal moeten worden om uiteindelijk de hoge kwaliteit te leveren die de lezers van de Slurf gewend zijn.

editie bewezen dat ook hij Slurfkwaliteiten heeft, met zijn stuk over de Mandelbrotverzameling. Daarnaast is hij zijn taak als Commissaris Extern niet vergeten en zien de advertenties er weer piekfijn uit. Mijn eigen stuk gaat over het wonen onder water, de mogelijkheden die ervoor zijn en welke plannen er al bestaan.

"Je moet een Slurfer zijn in bloed en nieren"

Daarnaast leren we deze editie meer over armproteses in het artikel van dr. ir. Dick H. Plettenburg. Ward Kuiters vertelt over zijn tijd in Laussane in het buitenlandverhaal, en oud-bestuurder Hugo Kevenaar over zijn tijd bij Gezelschap Leeghwater en het 27ste lustrum.

- M. Izarin Deze editie staat bomvol met interessante artikelen, spannende gadgets en informatieve stukjes. Eindredacteur Simon Stouten vertelt over de verschillende toepassingen van lasers. Secretaris Milan Izarin informeert ons over deeltjesversnellers, hun werking en waarvoor ze gebruikt worden. De Commissaris Lay-out, Ludo Hille Ris Lambers, voegt een filosofisch tintje toe aan deze editie door zijn artikel over de betekenis van niets. Tjeerd Zondag, Quotulist, laat ons de problemen rondom ruimteschoot inzien.

Onze redacteur Nina Ruig heeft een artikel geschreven over Albedo Yachts, die een oplossing bieden voor het versterkt broeikaseffect. Tot slot heeft onze QQ’er Bob Elders in deze

Algemene Voorwaarden

De Slurf verschijnt vijfmaal per jaar en is een uitgave van Gezelschap Leeghwater, de studievereniging van werktuigbouwkundige studenten aan de Technische Universiteit Delft. Niets uit deze uitgave mag gereproduceerd worden en/of openbaar gemaakt worden door middel van boekdruk, fotokopie, microfilm of welke andere wijze dan ook, zonder voorafgaande schriftelijke toestemming van Gezelschap Leeghwater.

Gezelschap Leeghwater verklaart dat deze uitgave op zorgvuldige wijze en naar beste weten is samengesteld, evenwel kan zij op geen enkele wijze instaan voor de juistheid of volledigheid van de informatie. Tevens is zorgvuldig gezocht naar rechthebbenden van de gepubliceerde illustraties, dit is echter niet in alle gevallen na te gaan.

Wanneer u denkt auteursrechten te hebben kunt u contact opnemen via onderstaande gegevens.

Gezelschap Leeghwater aanvaardt geen enkele aansprakelijkheid voor schade, van welke aard ook, die het gevolg is van handelingen en/of beslissingen die gebaseerd zijn op bedoelde informatie.

4

Als laatste wil ik iedereen buiten de redactie bedanken die tijd vrij heeft gemaakt om deze editie waar te maken.

Mijn dank gaat als eerste uit naar de bestuursleden van Gezelschap Leeghwater, die deze editie weer hard gewerkt hebben om tijdig hun bestuursstukken in te leveren. Verder wil ik graag de Oud-Slurfers Stan de Muijnck, Lex Razoux Schultz en Lotte Hoeksma bedanken voor hun hulp tijdens dit Slurfweekend. Simon Stouten, ik wens je veel plezier met het hoofdredacteurschap. Ik weet zeker dat een mooie Slurf een feit gaat worden met jou als Hoofdredacteur.

Slurf Hoogh!

Laurien Waller, Hoofdredacteur

Redactie

Hoofdredacteur: Laurien Waller Eindredacteur: Simon Stouten Secretaris: Milan Izarin Commissaris Lay-Out: Ludo Hille Ris Lambers Redacteur: Tjeerd Zondag Redacteur: Nina Ruig Rechthebbende coverfoto: Livescience

Verzending

De Slurf wordt verzonden aan de ereleden, het College Leden van Verdiensten, de leden van studievereniging Gezelschap Leeghwater en de Vereniging Oud Leeghwater. De Slurf wordt verzonden aan instellingen binnen en buiten Delft, alle professoren van de faculteit 3mE en bedrijven waarmee Gezelschap Leeghwater samenwerkt. De PR-afdeling van de faculteit ontvangt 200 exemplaren ten behoeven van voorlichting.

Slurfredactie

Lijkt het je leuk om de Slurfredactie te versterken?

Stuur dan een mail naar Slurf@leeghwater.nl

Abonnementen

Het aanvragen van een abonnement kan via de vermelde gegevens. Een abonnement op de Slurf kost 14 euro per jaar. Nieuwe abonnementen kunnen het gehele jaar door ingaan. Een abonnementsjaar loopt gelijk met een collegejaar en dus wordt de eerste maal het abonnement pro rata berekend.

Oplage & Druk

3 000, Drukkerij de Swart, Den Haag

Gezelschap Leeghwater

Faculteit 3mE Mekelweg 2, 2628 CD Delft Tel: +31 15 27 86 501 Fax: +31 15 27 81 443 info@leeghwater.nl www.leeghwater.nl IBAN: NL56 ABNA 0442310919 Giro : NL26INGB0000066967

Inhoud | Wonen onder water Een duik in het diepe pagina 8

Redactioneel | 2 Leeghwateragenda en -activiteiten | 4 Van het bestuur | 6

Portwings

Onderwijs Bachelor | 7 Armprotheses - Delftse stijl | 12

Meer dan licht

De techniek en mogelijkheden achter gebundelde lichtstralen

Kansas State University

pagina 16

Vereniging Oud Leeghwater | 14 Nieuws Interview

Oud-bestuurder spreekt | 20 Gadgets | 22 Buitenlandverhaal | 28

Versnelling van deeltjes

In het kort | 34

Onvoorstelbare snelheden helpen ons de wereld te begrijpen

Albedo Yachts | 40

pagina 24

Fractale geometrie | 43

Ruimteschroot | 36

NBC News

Nawoord | 46 Do it yourself | 47

Niets is eindeloos

De ontrafeling van het niets

Ms. Coria’s Classroom

pagina 30

Adverteerdersindex: Thales | 10 Deerns | 19 AME | 27 Shell | 33 Damen | 39 Witteveen en Bos | 48

3

| Leeghwater leeghwateragenda 19 mei 20 t/m 27 mei 26 mei 27 mei en 3 juni 1 juni 9 juni 11 juni 17 juni

Lunchlezing Deerns Business Tour Excursie Damen Ouderdag CampusRun Lunchlezing Fluor Case Huisman Ontwerpwedstrijd

Algemene Ledenvergadering

Op 4 maart was de derde Algemene Ledenvergadering van Gezelschap Leeghwater. Ditmaal lag de focus op de decharge van vele commissies die zich het afgelopen jaar hadden ingezet om een of meerdere activiteiten te organiseren.

Gelukkig was het niet alleen een afscheid maar mochten er ook nieuwe commissies welkom geheten worden. Het was een productieve Algemene Ledenvergadering waarbij vele goede punten ter sprake zijn gekomen. Deze punten zijn doorgegeven aan de opvolgers van de commissies.

Na afloop hebben we met veertig man in de Sjees in Delft gegeten. Dit was weer heel gezellig.

Lunchlezing Arriva

Dinsdag 10 maart was de lunchlezing van Arriva. Hiervoor kwam CEO Anne Hettinga langs om een lezing te geven met de focus op het bedrijf en de organisatie. Hij ging vooral in op het ontstaan van Arriva en hoe ze gekomen zijn waar ze nu zijn. Daarnaast ging hij in op het meer technische aspect van het laten rijden van zoveel treinen, ‘Lean Manufacturing’ en het onderhouden ervan. Het ging minder over het werktuigbouwkundig aspect en meer over

4

het organisatorisch aspect dat komt kijken bij een groot bedrijf als Arriva. Al met al was het een zeer interessante lezing, waar menigeen wat van geleerd heeft.

Case SCA

Het bedrijf SCA organiseerde een case op 17 maart. SCA is één van de grootste producenten van hygiëne- en papierproducten. Gezelschap Leeghwater is hiervoor afgereisd naar Hoogezand in Groningen, waar een van hun fabrieken staat. Eenmaal daar aangekomen was er een uitleg over wat voor producten SCA maakt en hoe deze geproduceerd worden. Hierna volgde een rondleiding door verschillende fabriekshallen. Hier staan machines van zes meter hoog en dertig meter lang, die twaalfhonderd luiers per minuut in elkaar zetten. Dit werd gevolgd door een interessante case over een probleem dat ze recentelijk met die machine hebben gehad.

Uitje Louwman Museum

Werktuigbouwkundigen hebben vaak een passie voor auto’s, daarom gingen we op 18 maart naar het Louwman Museum. Daar kregen we een rondleiding van twee uur van een echte autokenner. Hij had veel te vertellen over de grote collectie. Deze bevat inmiddels ruim tweehonderdvijftig antieke en klassieke automobielen. De oudste was net iets jonger dan Gezelschap Leeghwater. Deze auto komt uit het jaar 1886. Er staan uiteraard ook een aantal mooie moderne auto’s in de collectie.

Afsluitende borrel Maart Master Maand

Gezelschap Leeghwater heeft ter afsluiting van de Maart Master Maand een borrel georganiseerd in ’t Lagerhuysch.

In de Maart Master Maand werden alle masterrichtingen gespresenteerd tijdens een college. Op de borrel konden studenten met disputen borrelen. Daarnaast was er de kans om één op één vragen te stellen. Het was een gezellige borrel. Iedereen die daar behoefte aan had kon goed zijn vragen kwijt over de verschillende masterrichtingen die Werktuigbouwkunde te bieden heeft.

Antislipcursus

Er is een antislipcursus georganiseerd als eerste activiteit van de vierde periode. Hiervoor zijn we met 28 Olifanten naar Etten-Leur afgereisd. Eenmaal aangekomen, werden we direct in een speciale auto gezet met een instructeur.

Hij liet ons verschillende parcours rijden om de kunst van het slippen onder de knie te krijgen. De auto’s hadden aangedreven voorwielen en hadden als achterwielen een soort winkelwagen wieltjes om het verliezen van grip te simuleren. Het was niet alleen een leerzaam uitje, maar ook erg leuk. Kort samengevat kwam het neer op een dagje gecontroleerd glibberen en glijden over asfalt.

Case Arriva

Naast de lunchlezing wilde Arriva ook graag een case organiseren voor studenten Werktuigbouwkunde. Hiervoor zijn we op 22 april naar Zutphen gereisd waar het bedrijf een onderhoudshal voor treinen heeft. Daar kregen we een rondleiding door de fabriek waarna we een case gingen behandelen. De case ging over het vervangen van een defecte motor. Dit kan heel snel gebeuren, namelijk binnen 24 uur. Dan mist de trein echter wel de ochtendspits. Er werd gezocht naar een logistieke oplossing zodat het vervangen van de motor sneller of handiger zou kunnen gebeuren,

zodat de trein nog wel in de ochtend zou kunnen rijden. Zo veroorzaakt een technische storing aan de motor minder oponthoud. Het was een erg leerzame case.

Lunchlezing Witteveen en Bos

Als eerste lunchlezing van de vierde periode was Witteveen en Bos aan de beurt. Een oud student Werktuigbouwkunde die twee jaar geleden is afgestudeerd, kwam de lezing geven. Witteveen en Bos is één van de top tien ingenieursen adviesbureaus van Nederland. De oud-student vertelde over de geschiedenis van het bedrijf. Daarna ging hij uitgebreid in op een aantal grote projecten zoals de Botlekbrug en de Noord/Zuidlijn. Hij wilde de nadruk leggen op het feit dat werktuigbouwkundigen zeer gewild zijn. Vooral omdat civiele projecten ook vaak werktuigbouwkundige aspecten hebben. Het was zeer interessant om te zien waar je als recent afgestudeerde werktuigbouwer terecht kan komen en hoe de studie van pas komt bij verschillende projecten.

Koningsdag

We zijn op Koningsdag naar Utrecht gereisd, om te vieren dat de koning jarig was. Dit begint een traditie te worden.

Daar hebben we met ongeveer dertig man in een boot door de grachten gevaren. We zijn met heerlijke hitjes door het centrum van Utrecht gevaren, onder het genot van bier.

Hierna zat de sfeer er goed in en zijn we naar een festival gegaan om te laten zien dat Olifanten ook zeker heerlijk kunnen dansen. Het was een zeer geslaagde viering van Koningsdag. Het is zeker voor herhaling vatbaar.

5

Gezelschap Leeghwater

| Van het bestuur

Wat is de identiteit van de Delftse werktuigbouwer?

Het is erg lastig om een alomvattende beschrijving te geven van de Delftse werktuigbouwer. Werktuigbouwers zijn er namelijk in vele soorten en maten, een geheel dekkende beschrijving is waarschijnlijk onmogelijk. Toch wil ik graag een poging wagen. Rond half maart werd ik een handje geholpen door het lot en prettig verrast op mijn dagelijkse fietstocht naar kantoor.

In de drukte en chaos die je om kwart voor negen veelal treft in het Mekelpark werd ik ingehaald door een licht gehaaste jongen in een glanzend pak met bruine schoenen en vrolijke blauwe sokken. Zijn studentenfiets was in andere steden duidelijk al twintig maal afgeschreven, maar deze student had hem op ingenieuze wijze nog weten op te knappen. Onder zijn linkerarm bungelde tot slot een paar aan elkaar geknoopte werkschoenen. Ik vermoed dat hij in de ochtend nog snel de laatste aanpassingen wilde doen aan zijn gekluste prototype. Het pak diende waarschijnlijk om zijn creatie later die dag aan de begeleidende docenten en hoogleraren te presenteren. In deze anekdote herken ik op verschillende manieren de Delftse werktuigbouwer. Hij zorgt dat hij goed voor de dag komt en een professionele uitstraling heeft. Tegelijkertijd deinst hij er niet voor terug om zijn handen vuil te maken, om op het laatste moment tot nog een beter resultaat te komen. Met de vrolijke sokken laat hij tot slot zien dat hij lol heeft in hetgeen wat hij doet en zichzelf niet al te serieus neemt.

Bij het bestuur zie ik veel van deze aspecten ook terug. Na het eerste halve jaar hard te hebben gewerkt heeft iedereen ook in de derde periode bewezen zijn of haar taken onder controle te hebben. Er wordt hard, efficiënt en effectief gewerkt, maar tegelijkertijd is er ruimte voor lol.

Na de drukte van de derde periode met onder anderen activiteiten zoals Mechnificent en de presentatiedagen van de Delftse Bedrijvendagen, was het tijd om het principe van Wim Thijs, ‘work hard, play hard, rest hard’, weer in evenwicht te brengen. We zijn op 23 maart vertrokken naar Tenerife, waar we tien dagen hebben genoten van het eiland van de eeuwige lente, zoals de Lonely Planet het zo mooi omschreef. Dit heeft ervoor gezorgd dat we nu weer helemaal opgeladen zijn begonnen aan alweer het laatste termijn van ons jaar. Op dit moment staan er zeven enthousiastelingen klaar om de vereniging volgend jaar te leiden. Wij zullen ons uiterste best doen al onze wijsheden over te dragen zodat zij met de juiste kennis zullen starten.

Tot het zover is, staat er natuurlijk nog een goed gevulde vierde periode te wachten met een tweetal reizen, de Rally, de CampusRun en nog veel meer.

Wij hebben er ontzettend veel zin in om met iedereen een knallende vierde periode neer te zetten. Ik denk dat ik namens het gehele bestuur spreek als ik zeg dat we elke dag intens hebben genoten en zullen gaan genieten van iedereen die ons dag in dag uit ondersteunt.

Ivo Carels Voorzitter Gezelschap Leeghwater 6

| Onderwijs Online Open Courseware

De beste docent van 3mE, David Abbink is onlangs weer in de prijzen gevallen. Zijn Online Open Courseware versie, kortgezegd OOC, van het vak “The Human Controller” heeft de internationale prijs “2015 Outstanding Course Award for Open Education Excellence” gewonnen. David zal binnenkort afreizen naar Canada om zijn prijs in ontvangst te nemen. OOC krijgt steeds meer aandacht van de TU Delft.

Het is nu bijvoorbeeld wereldwijd mogelijk om gratis bepaalde bachelor vakken zoals stromingsleer te volgen. Voor een vak als stromingsleer zijn alle colleges, oefententamens en een reader gratis beschikbaar. Door online vakken aan te bieden kan de TU Delft een groot internationaal studentennetwerk opbouwen. Met Online Open Courseware kunnen mensen, die niet in staat zijn naar een universiteit te gaan, toch studeren. Het lastige voor deze online studenten is dat het nog niet mogelijk is om een online bachelordiploma te halen. De eerste stappen zijn al gezet. Op de website van OpenStudy kun je tegenwoordig certificaten halen voor bepaalde onderwerpen die door verschillende universiteiten aangeboden worden. Meer weten over de gratis Online Open Courseware van de TUDelft? Op ocw.tudelft.nl kun je een terecht voor meer informatie.

de basis van Analyse, de kennis die wordt bijgebracht is te vergelijken met de kennis die je nodig hebt om de instaptoets van Analyse 1 te maken.

Vervanging Blackboard

Na vijftien jaar eindigd het contract met Blackboard. Dit betekent dat de TU Delft een Europese aanbesteding zal moeten gaan starten om een contract af te sluiten voor een nieuwe digitale leeromgeving. Dit zou zomaar eens iets anders kunnen zijn dan het vertrouwde Blackboard.

Wil je meedenken over de nieuwe leeromgeving en het programma van eisen of wil je verschillende omgevingen testen? Stuur een email naar F.Peterse-Lammers@tudelft.nl voor meer informatie.

Gezelschap Leeghwater

Bachelor

Tentamentraining Sterkteleer

Dinsdag 7 april heeft Gezelschap Leeghwater een training georganiseerd voor het hertentamen van Sterkteleer. Voor slechts tien euro per persoon kregen 35 studenten een drie uur lange training met hapjes en drankjes, waarin eerst de belangrijkste stof werd behandeld en geoefend.

Hierna werd de studenten nog bijgebracht hoe ze het beste het tentamen konden maken en wat de meest gemaakte fouten zijn. Voor de vierde periode zijn er ook plannen om trainingen te organiseren, houd de site van Leeghwater hiervoor in de gaten.

Pre-University Calculus

Zoals eerder geschreven is de TU Delft druk bezig met het uitbreiden van haar Online Open Courseware. Een van de nieuwste courses is voor aankomend studenten van onder andere Werktuigbouwkunde. Een veel voorkomende klacht betreft het grote gat tussen de wiskunde van de middelbare school en de TU Delft. Om dit gat wat kleiner te maken en aankomende studenten goed te laten starten op de universiteit, heeft de TU Delft de Massive Open Online Course Pre-University Calculus ontwikkeld die op 13 juli van start gaat op de site van edX. In deze course wordt ingegaan op 7

De tentamentraining voor Sterkteleer

Pulse

Over het veelbesproken nieuwe onderwijsgebouw ‘Pulse’ is inmiddels meer informatie bekend gemaakt. Tijdens het CVB-SR overleg van 9 maart heeft de afdeling Onderwijs en Studentzaken van de TU meer duidelijkheden gegeven over de functionaliteiten die het gebouw krijgt. Voor nu zijn deze voorzieningen als volgt: • twee multifunctionele zalen voor elk 125 mensen • acht vlakke zalen voor zestig tot honderd mensen • drie projectruimtes voor vijftig mensen • een internationaal eetcafé met terras • informele ontmoetingsplekken • zelfstudieplekken buiten het geroosterd onderwijs om, in de tentamenperiode De multifunctionele zalen worden ingericht voor activerend en interactief onderwijs. Pulse zal voorjaar 2017 opgeleverd worden op de strook tussen de faculteit IO en 3mE.

Citiesgallery

Wonen onder water Mensen wonen al eeuwen op aarde. In het begin woonde de mensheid in grotten, waarna hutten werden gebouwd van hout en steen. Wellicht is de volgende stap een huis dat onder water is gevestigd.

De mensheid is altijd innovatief geweest en opzoek naar betere, makkelijkere en mooiere mechanismes om hun leven te versimpelen. Dit gebeurt vooral in hun eigen leefomgeving. Huizen worden steeds moderner en mooier.

De mogelijkheid om op ongebruikelijke plekken te bouwen, zoals de zachte grond van Nederland of de onstabiele grond van Japan, is steeds normaler. Het probleem van woningnood in steden wordt tegenwoorig opgelost door het bouwen van gigantische flatgebouwen. Toch blijft er een gevecht om het hoofd boven water te houden en genoeg huizen te leveren voor de toenemende populatie.

Daarom is het geen slecht plan om de opties open te 8

houden en de grenzen te blijven verleggen. Overal op de wereld wordt nagedacht over de mogelijke plekken waar het overschot aan mensen gehuisvest kan worden. Er wordt zelfs onderzoek gedaan naar de mogelijkheid om op andere planeten te wonen. Een voorbeeld hiervan is het plan ‘Mars One’ van Bas Lansdorp. Bas heeft een visie om een menselijke kolonie op te richten op Mars. In 2023 zullen er vier astronauten naar deze kolonie worden gestuurd met een enkele reis. Deze astronauten zullen proberen te overleven op Mars. Eerst moeten ze echter onderzoeken of Mars überhaupt leefbaar is voor mensen, zodat de planeet eventueel bewoonbaar kan worden voor de rest van de bevolking. Sceptici vinden het plan irreëel en een ruimtereis te kostbaar, bovendien gaan er geruchten rond dat het plan van Mars One bedrog is. Daarom moet men misschien ook andere opties overwegen die niet buiten onze planeet zijn, het heelal is immers groot. Misschien kan er dichter bij de aarde een mogelijkheid gevonden worden, als onze planeet zelf beter bekeken wordt. Op veel plekken op aarde is namelijk genoeg ruimte, maar deze plaatsen zijn door vrijwel niemand bezocht. Er wordt bijvoorbeeld gezegd dat de mensheid minder dan vijf procent van de oceanen op onze aarde heeft onderzocht. Dat betekent dat er nog 95 procent oceaan over is die nog niet door mensen is ontdekt. Nu nemen alle oceanen gezamenlijk zeventig procent van het aardoppervlak in. Het lijkt erop dat deze ruimte goed te gebruiken is.

Wist je dat...

in de Verenigde Staten een koppel onlangs het record onder water wonen heeft verbroken? Ze woonden maar liefst 73 dagen onder water. Hiermee wilden ze de aandacht van jongeren richten op de overbevissing van de zeeën. Het huis kan op dit moment voor overnachtingen gehuurd worden.

Eveneens had US Submarine samen met architect Franck Darnet al in 2008 plannen om een onderwaterhuis te bouwen, bij de kust van Belize in Centraal-Amerika. De woning zou tussen de tien en de achttien meter diep liggen. Veel dieper dan dat kon niet, wegens het beperkte doorlaten van licht door water. Het huis heeft de naam H20me, het is gemaakt van staal met buitenmuren van glas en heeft de vorm van een cilinder. Om het huis te betreden maakt men gebruik van een liftkoker, die verbonden is met een platform op het wateroppervlak. Verder is er een verbinding

met het land door middel van een aanlegplaats voor boten en een landingsplatform voor helikoters, beiden zijn te betreden vanaf de lift. Bijzonder aan H20me is dat de druk in het huis gelijk is aan de atmosferische druk boven water.

USSubstructures

Het Japanse bedrijf Shimizu Corporation kwam op het idee om te bouwen onder water. In 2014 toonde zij de blauwdruk van een onderwaterstad vlak bij de kust van Japan, die rond 2030 klaar zou moeten zijn. De stad met de naam ‘Ocean Spiral’ zou gemaakt worden van hars, met behulp van speciale 3D printers. De naam komt tot stand door de spiraalvorm, die tot 4,5 kilometer diep zal gaan. Per spiraal is er ruimte voor zo’n vijfduizend man. In deze spiralen worden er plekken vrijgemaakt voor hotels, winkels en restaurants. Verder worden ze aan de bovenkant bevestigd aan een drijvende bal met een diameter van vijfhonderd meter. Mocht het weer slecht worden dan kan deze bal zich met water vullen waardoor deze tot wel veertien kilometer kan zinken, zodat de bewoners beschermd zijn tegen de storm boven hen. In de Ocean Spiral zijn drie niveaus te onderscheiden. Op het eerste niveau zullen de woonhuizen en de hotels te vinden zijn. Iets dieper, op de tweede etage, bevindt zich een haven voor onderzeeërs. Tot slot wordt op het derde niveau energie opgewekt om de bovenliggende verdiepingen te voorzien. Deze energie wordt opgewekt met behulp van micro-organismen die CO2 omzetten in methanine. De overige benodigde energie zal worden pgewekt door de verschillen in watertemperatuur van de zee. Deze woningen zullen uiteindelijk goedkoper zijn dan normale huizen, ondanks dat het gehele project rond de 21 miljard euro kost. Voordat de steden gerealiseerd kunnen worden duurt het nog minstens vijftien jaar, mits de techniek op dat moment toereikend is.

De H2ome onder water

Met al deze enthousiaste plannen en uitvoeringen lijkt het niet lang meer te duren voordat onder water wonen een feit is. Toch staan er nog steeds geen onderwateradressen in de grote telefoongids. Dit komt door de duidelijke problemen die het onder water wonen met zich mee brengt.

Zuurstoftoevoer is daarvan het grootste probleem. Als dat is opgelost, moet men bedenken hoe er een normale druk gehandhaafd kan worden in een gebouw dat zich onder de waterspiegel bevindt. Verder is licht een groot probleem.

Dit komt doordat licht erg snel in intensiteit afneemt door de hoge brekingsindex van water ten opzichte van lucht. Hierdoor kan er alleen zonlicht doordringen als er in ondiepe wateren wordt gebouwd. Als al deze problemen verholpen kunnen worden, blijft de vraag of men dit wel wil. Tijdelijk door een onderwatertunnel lopen zoals die in dierentuinen, vinden veel mensen fascinerend. Wonen onder water kan echter een zekere claustrofobie bij mensen oproepen. Voor Nederland, met haar overschot aan water, zou onder water wonen ideaal zijn, als een stad onder water echt te realiseren is. Het zou wel een mooie stap kunnen zijn in de ontwikkeling van de mogelijkheden van de mens. In ieder geval lijken de fantasieën dichterbij dan ooit.

Misschien is er wel de mogelijkheid om in 2030 de eerste inwoner van een onderwaterstad te zijn, als we Atlantis niet meerekenen natuurlijk.

Laurien Waller

9

www.thalesgroup.com

“Tij

Ik w

wa

Bèt

van

mo

er v tor.

aan bij Als

ken

onz

aan het

we

voo

Judie Ibrahim Student Aviation Studies, Hogeschool van Amsterdam, 23 jaar

‘’Toen ik op zoek was naar een stage heb ik veel bedrijven

Ik denk dat dat de combinatie van een technische Bachelor met een

aangeschreven, van drie bedrijven kreeg ik een aanbieding. Ik koos

Bedrijfskundige master je helpt om met twee verschillende brillen naar

voor Thales omdat het een internationaal georiënteerd bedrijf is met meer

oplossingen te zoeken. Ik onderhoud contact met mijn stagebegeleider

dan 85% export. Tijdens mijn opdracht bij Thales hield ik mij bezig met

en hoop dat ik na mijn master bij Thales aan de slag kan.’’

het analyseren van het kostprijscalculatie proces en onderzocht ik waar dat mogelijk te verbeteren. Aangezien ik bij Aviation Studies mij vooral bezig houd met techniek zocht ik juist een stage waar ik mij bezig kon houden met bedrijfskundige processen. Het onderwerp van de opdracht bij Thales was mij onbekend, maar juist daarom wilde ik ermee aan de slag en zag ik het als een uitdaging.

Ik ben van mening dat je met een oprechte interesse theorie wel eigen kunt maken. Toen ik bij Thales aan de slag ging was ik verrast over de open cultuur. Je kunt iedereen aanspreken en er wordt tijd voor je vrijgemaakt om je verder te helpen. Als je zelf initiatief neemt dan liggen er veel kansen. Na mijn advies te hebben geïmplementeerd ben ik van plan om in september te beginnen met een de Master Business Administration aan de UvA in Amsterdam.

“Als student is je grootste angst dat je afstudeeronderzoek in een lade verdwijnt. Bij Thales word je echt serieus genomen en is er vertrouwen in je. Zo wordt mijn advies omtrent een nieuwe methode van kostencalculatie zelfs in 2016 geïmplementeerd.”

Op zoek naar een stage, afstu Start jouw carrière bij Thales. Kijk Advertentie - 2 paginas.indd 1

5/8/2015 3:26:04 PM

“Tijdens mijn studie was ik mij al aan het oriënteren op de arbeidsmarkt.

Tijdens mijn sollicitatie kreeg ik ook een aanbod van een ander tech-

Ik was op zoek naar een technisch bedrijf met een interessant product

nisch bedrijf, maar de goede sfeer bij Thales was voor mij doorslagge-

waar ik mijn natuurkunde achtergrond zou kunnen inzetten. Op de

vend. De mensen hier zijn erg behulpzaam en nemen de tijd om je iets

BètaBedrijvenBeurs in Nijmegen kwam ik in gesprek met een recruiter

uit te leggen. Thales voldoet zeker aan het beeld dat ik ervan had: een

van Thales. Zij nodigde me uit op het hoofdkantoor om samen de

high tech bedrijf met een fijne werksfeer.”

mogelijkheden bij Thales te bespreken. Eén van de vacatures sprong er voor mij meteen uit, namelijk die voor de functie van Trial Conductor. Hiernaar heb ik gesolliciteerd en na een paar gesprekken werd ik aangenomen. Inmiddels werk ik al een paar maanden met veel plezier bij Thales.

Als Trial Conductor bouw ik voort op de tijdens mijn studie opgedane kennis. Regelmatig zal ik met een team naar het buitenland gaan om onze radarsystemen op marineschepen te testen. Daar laten we op zee aan de klant zien dat het systeem inderdaad zo goed is als beloofd in het contract. Dit doen we door middel van allerlei scenario’s. Zo laten we bijvoorbeeld een F-16 invliegen om te zien wanneer de radar deze voor het eerst detecteert.

n

“Als Trial Conductor bouw ik voort op de tijdens mijn studie opgedane kennis.

Regelmatig zal ik met een team naar het buitenland gaan om onze radarsystemen op marineschepen te testen.”

Annelot Schuring Afgestudeerd in Natuurkunde, Radboud Universiteit Nijmegen, 24 jaar

lfs

afstudeerplek of eerste baan? . Kijk op www.thalesgroup.com/nl Advertentie - 2 paginas.indd 2

5/8/2015 3:26:04 PM

Iemand met een armdefect kan veel profijt hebben van een prothese. Er zijn verschillende prothesetypen waaruit kan worden gekozen. Soms worden de lichaamsbewegingen overgebracht op een elektrische microschakelaar of op een variabele weerstand, waarmee vervolgens een extern bekrachtigde prothese wordt bediend. Dit wordt servobesturing genoemd. Hiermee is minder uittrekking van de kabels nodig om de hand, haak of de elleboog te openen of te buigen. Vanwege de externe bekrachtiging kost het de gebruiker minder kracht om de protheseonderdelen aan te sturen. Het draagcomfort van lichaamsbekrachtigde systemen is echter vaak tegenvallend, omdat het gewicht veel wrijving veroorzaakt. Daardoor hebben prothesegebruikers vaak last van wrijving van de bandages op de rug of in de oksel. Ook is de bandage soms te zien door de kleding en kan kledingslijtage optreden.

Problemen

Niet alleen zijn er veel prothesetypen te onderscheiden, ook zijn er binnen elk type verschillende protheses beschikbaar van diverse fabrikanten, elk met hun eigen voor- en nadelen. Uit retrospectief onderzoek blijkt dat slechts 24 procent van de protheses gedragen en gebruikt wordt zoals voorgeschreven. Wereldwijd zijn onderzoeksgroepen actief om betere protheses te ontwerpen, om zodoende het percentage daadwerkelijk gedragen en gebruikte protheses te vergroten. In Delft wordt door het Delft Institute of Prosthetics and Orthotics, afgekort DIPO, inmiddels al meer dan vijftig jaar bijgedragen aan de ontwikkeling van protheses. Daarbij wordt steeds goed geluisterd naar de wensen van de prothesegebruiker. Uit samenwerking met revalidatiecentra in Nederland bleek dat iemand met een armdefect een prothese wil die er mooi uitziet, lekker zit en eenvoudig te bedienen is. Deze gebruikerseisen hebben we vertaald in drie basiseisen die aan een prothese moeten worden gesteld. Deze eisen zijn cosmetiek, comfort, en controle. De huidige protheses zijn te lelijk, onhandig en zwaar, wat verklaart waarom zoveel protheses niet meer worden gedragen of gebruikt.

Een combinatie van aansturing via lichaamsbewegingen en EMG-signalen is ook mogelijk. Het woord EMG staat voor elektromyogram, waarmee de elektrische activiteit van de spieren wordt gemeten. Een dergelijk systeem wordt ook wel hybride genoemd. Vooral bij amputaties van de bovenarm is een myo-elektrische prothese niet praktisch. Er wordt vaak gebruik gemaakt van een hybride prothese met een EMG-gestuurde, extern bekrachtigde hand en lichaamsbekrachtigde elleboog.

12

Delft Institute of Presthetics and Orthotics

| Armprotheses - Delftse stijl

Een armprothese die met de elleboog bestuurd kan worden

Delftse oplossingen

Zoals eerder gezegd nemen ontwikkelaars in Delft bij DIPO de gebruiker en de gebruikerswensen zeer serieus. Bij cosmetiek gaat het vooral om het uiterlijk. Veel gebruikers vinden dat de prothese er zo natuurgetrouw mogelijk moet uitzien en bewegen. Voor anderen moet de prothese er juist ‘cool’ uitzien. Een duidelijk voorbeeld van de laatste categorie is de Tweezer, een felgekleurde haakprothese.

Bij comfort speelt vooral het gewicht een rol, hoe lichter de prothese, hoe beter. Daarnaast is de bevestiging van de prothese aan het lijf van de gebruiker vaak een bron van klachten. De veelvuldig gebruikte kunststofkoker sluit de huid van de arm af en veroorzaakt daarmee ernstige huid- en transpiratieproblemen. DIPO heeft hiervoor een oplossing gevonden door de fitting zoveel mogelijk open te houden. Een zorgvuldige krachtenanalyse toonde dat het mogelijk is alle voorkomende krachten en momenten op te vangen met twee ringen om de armleuning, in combinatie met een beugel rondom het uiteinde van de elleboog.

Bij controle gaat het om de besturing van de prothese.

Gewenst is een besturing die weinig bewuste aandacht vraagt, het besturen moet intuïtief plaatsvinden. Hiervoor is het niet alleen belangrijk de prothese goed aan te kunnen sturen, maar ook de terugkoppeling is belangrijk. De gebruiker moet goed en tijdig worden geïnformeerd over de toestand van de prothese. Bijvoorbeeld over hoe ver de hand open is of hoe hard er in een voorwerp geknepen wordt. Bij de besturing van een natuurlijke hand zijn veel terugkoppelingen actief. Spierspoeltjes geven informatie over stand en snelheid en Golgi-peesorgaantjes over de spierkracht. Met deze proprioceptieve terugmelding kunnen we onze hand positioneren in de ruimte zonder dat we

ernaar hoeven te kijken en voelen we hoe groot de kracht is waarmee we iets beetpakken. Na het verlies van een deel van de arm verandert dit echter volledig. Bij lichaamsbekrachtigde protheses proberen we te leren de proprioceptieve informatie van de schoudergordel te gebruiken, om terugmelding te krijgen van een prothese. De stand van de schouder wordt dan gebruikt als een maat voor de openingswijdte van de hand, terwijl de krachten die op de bandage worden gevoeld een maat zijn voor de knijpkracht.

Bij een prothese die door EMG-signalen wordt bestuurd, ontbreekt daarentegen iedere proprioceptieve terugmelding. De kracht van de spiercontractie heeft namelijk geen relatie met de knijpkracht of handopening. Vanwege deze reden heeft DIPO ervoor gekozen zich vooral te richten op protheses die met bewegingen van het lichaam van de prothesegebruiker worden aangestuurd.

Projecten

Op dit moment lopen er een aantal onderzoeksprojecten, zoals het ontwerpen van een fysiologisch prothesebesturingssysteem. In dit project, dat door Fonds NutsOhra mede gefinancierd is, wordt er geprobeerd in kaart te brengen welke krachten en verplaatsingen van een schouderbandage het beste door gebruikers worden waargenomen. Uit inleidende experimenten blijkt dat er derdaadwerkelijk een venster bestaat waarbij de krachten en verplaatsingen optimaal worden waargenomen.

Delft Institute of Presthetics and Orthotics

Een ander project dat eveneens door Fons NutsOhra wordt gefinancierd, gaat over het ontwikkelen van een draadloos prothese besturingssysteem. In dit project proberen we het beste van twee werelden te combineren. De goede

terugkoppeling van lichaamsbekrachtigde protheses staat aan de ene kant, de geringe bedieningsinspanning van extern bekrachtigde protheses aan de andere. Het idee is om de verplaatsing tussen twee vaste punten op het lichaam te meten en daarmee de handopening te sturen.

De knijpkracht wordt teruggekoppeld door middel van een actuator tussen deze twee vaste punten. Daarnaast wordt er de Delft Cylinder Hand ontwikkeld. Dit is een lichaamsbekrachtigde handprothese die deze bekrachtiging combineert met adaptieve vingers en een bijzonder laag gewicht. Bij het sluiten van de hand wikkelen de vingers zich automatisch om het voorwerp, dat op die manier stevig kan worden beetgepakt.

Het aantal onafhankelijke besturingssignalen dat met behulp van lichaamsbewegingen kan worden gegenereerd is helaas beperkt. Voor het besturen van meerdere graden van vrijheid in een prothese komen we stuursignalen te kort. Op diverse plekken in de wereld wordt gewerkt aan een koppeling met het perifere zenuwstelsel. Het idee daarbij is dat er niet alleen meerdere stuursignalen kunnen worden gevonden, maar ook de openingswijdte en knijpkracht van de hand kunnen worden teruggekoppeld naar de gebruiker door het stimuleren van zenuwen. In deze situatie is steeds een servo-mechanisme nodig om het laag-energetisch signaal te kunnen gebruiken voor het aansturen van de handprothese. In Delft wordt daarvoor gewerkt aan pneumatische oplossingen. Deze zijn lichter, sneller en kleiner dan elektrisch aangedreven alternatieven en hebben bovendien het voordeel dat ze minder gevoelig zijn voor slijtage door water en zand.

Door goed te luisteren naar de wensen van de gebruikers en deze wensen te vertalen in innovatieve protheses, is het DIPO gelukt diverse nieuwe prostheses te ontwikkelen die beter aansluiten bij de gebruiker. Daarbij wordt het gehele proces van idee-generatie tot het product controleren, tot het grondig testen in de praktijk doorlopen. Pas daarna wordt de prothese overgedragen aan de industrie. DIPO is bijzonder blij met de samenwerking met Delft Prosthetics BV. Zolang alles goed verloopt zullen de nieuwe protheses binnenkort beschikbaar zijn voor gebruikers.

Dr. Ir. Dick H. Plettenburg

De Delft Cylinder Hand, een lichaamsbekrachtigde hand 13

| Vereniging Oud Leeghwater Alumnivereniging Werktuigbouwkunde TU Delft Nieuws Allard van Hoeken ingenieur van het jaar

Werktuigbouwkunde alumnus en huidig hoofd Nieuwe Energie bij Bluewater Energy Services, Allard van Hoeken is gekozen tot Ingenieur van het jaar 2015. Hij ontving de Prins Friso Ingenieursprijs op de Universiteit Twente uit handen van Martin van Pernis, president van het Koninklijk Instituut van Ingenieurs, afgekort KIVI. Deze prijs heeft hij ontvangen voor de internationale successen die hij voor het bedrijf heeft weten te boeken dankzij een goed technisch inzicht in combinatie met een bedrijfsmatig inzicht.

Daarnaast bezit hij de overtuigingskracht om mensen over te laten stappen op duurzame energie. Prinses Beatrix en Prinses Mabel waren aanwezig bij de uitreiking van deze prijs. Hij studeerde Werktuigbouwkunde aan de TU Delft. Vanaf 1995 vervulde hij verschillende functies bij het bedrijf Bluewater Energy Services en in 2000 rondde hij een MBA af bij Insead in Fontainebleau. In 2004 keerde Van Hoeken terug naar Bluewater. Sinds 2009 is hij verantwoordelijk voor de technologische ontwikkeling van BlueTEC, de drijvende getijdenenergieopwekker van het bedrijf.

De voorzitter van de Werktuitgbouwkunde studievereniging van Twente had nog honger en heeft een bestelling gedaan bij de Döner King waar hij naar eigen zeggen niets vanaf wist. Helaas moesten de heren uit Twente weer op tijd naar huis en moesten de Eindhovenaren nog een trein halen waardoor een escalatie avond uitbleef. Het volgende DWet overleg zal eind mei plaatsvinden in Eindhoven.

Professorenlunch

Dit jaar werd er weer een professorenlunch georganiseerd om als bestuur kennis te maken met een aantal professoren van de faculteit 3mE. Onder het genot van een luxe lunch werden zeer interessante nieuwe plannen voor het onderwijs besproken. Daarnaast kwamen er compleet nieuwe ideeën voor een mogelijke samenwerking naar voren.

De professoren vonden de lunch zeer geslaagd waardoor dit initiatief in de toekomst hoogstwaarschijnlijk meerdere keren per jaar zal gaan plaatsvinden.

Nieuw kandidaatsbestuur

Het 148ste kandidaatsbestuur is gevraagd en heeft inmiddels toegezegd. De nieuwe groep enthousiaste Olifanten heeft onwijs veel zin om het Gezelschap een jaar lang te gaan leiden. Het 148ste kandidaatsbestuur zal zichzelf en hun plannen presenteren tijdens de volgende Algemene Ledenvergadering op 13 mei.

Gezelschap Leeghwater

Slurf alumni special

Allard van Hoeken met onder andere Beatrix en Mabel

DWet overleg

Op 6 maart vond het DWet, of Delfts Werktuigbouwkundig Eindhoven Twente overleg plaats in Delft. Bij het DWet overleg worden de studenten Werktuigbouwkunde van Delft, Eindhoven en Twente vertegenwoordigd en wordt er gesproken over veranderingen in het onderwijs, het vakgebied van de Werktuigbouwkunde en de verschillende faculteiten. De avond begon met een vrijdagmiddag borrel op het Leeghwaterkantoor, waarna we zijn vertrokken richting Café de V. Hier hebben we heerlijk gegeten en is er gediscussieerd over de taken van de studieverenigingen.

14

Het bestuur van de Vereniging Oud Leeghwater werkt aan een speciale editie van de Slurf, die interessante artikelen bevat voor alumni. De Slurf alumni special zal van een wat kleiner formaat zijn dan het normale blad, en zal volgende editie worden meegestuurd.

Lid worden?

Als lid van de Vereniging Oud Leeghwater wordt u op de hoogte gehouden van de activiteiten die voor alumni worden georganiseerd.

Indien u nog vrienden of collega’s kent die Werktuigbouwkunde in Delft gestudeerd hebben, kunt u hen attenderen op de diverse lidmaatschappen die de Vereniging Oud Leeghwater aanbiedt: • Het gratis lidmaatschap • Het lidmaatschap van 25 euro inclusief de Slurf • Het lidmaatschap van 40 euro inclusief de Slurf en het jaarboek Een lidmaatschap aanvragen of uw oude lidmaatschap wijzigen kan via www.leeghwater.nl/nl/alumni. Bij alumni@leeghwater.nl kunt u terecht voor al uw vragen.

Interview

Caroline Madern Bedrijf: Functie: Afstudeerrichting: Jaar van afstuderen:

ExxonMobil Cost Engineer Construction Management and Engineering 2014

Als u aan Delft denkt, waar denkt u dan aan?

Een prachtige tijd waarin ik ontzettend veel dingen heb meegemaakt met mijn huis-, club- en studievrienden.

Van feesten zoals gala’s, kerstdiners en deKriminele, tot studeren op de faculteit of in de bibliotheek en studiereizen naar onder andere China. Ook heb ik gewerkt in Theater de Veste waar ik het ontzettend naar mijn zin heb gehad.

Mijn studententijd was een tijd waarin ik veel heb geleerd en mezelf heb ontplooid. Ik heb vooral ontzettend van mijn studententijd genoten want je kunt alles doen wat je wilt.

Hoe is uw studie verlopen?

Ik ben begonnen met Technische Bestuurskunde in Delft.

Echter miste ik de technische vakken. Daarom besloot ik bij Werktuigbouwkunde een paar wiskundige vakken te doen. Dat vond ik erg leuk en het ging beter dan verwacht, dus heb ik vervolgens de hele bachelor voortgezet. Ik heb daarnaast ook de bachelor Technische Bestuurskunde, een master Civiele Techniek en een minor in Australie gevolgd.

In zeven jaar heb ik zowel Technische Bestuurskunde als Werktuigbouwkunde afgerond. Het belangrijkste is dat als je plezier hebt in wat je doet, het een stuk makkelijker gaat.

In welk opzicht gebruikt u Werktuigbouwkunde?

Op dit moment gebruik ik het wat minder in mijn functie als Cost Engineer. Ik gebruik natuurlijk wel het analytisch denkvermogen dat ik tijdens mijn studie heb aangeleerd.

Ondanks mijn studie Werktuigbouwkunde wist ik vrijwel niets toen ik hier bij ExxonMobil kwam werken en moest ik nog veel bijleren. In mijn huidige functie gebruik ik mijn kennis uit de bachelor minder, maar komt de stof die ik in de master heb geleerd juist wel weer terug. Het kan ook zomaar zijn dat ik over een paar jaar doorschuif binnen

Caroline Madern

Vanuit de Vereniging Oud Leeghwater wordt er elke Slurf een alumnus geïnterviewd. Zo krijgen studenten een goed beeld van waar je terecht kunt komen na de studie.

Caroline Madern in haar werkomgeving

het bedrijf en ik een meer technische functie krijg. Op een raffinaderij komen namelijk veel werktuigbouwkundige systemen en processen voor.

Kunt u een korte schets van uw carrière geven?

Tijdens mijn studie was ik al eens in aanraking gekomen met ExxonMobil. Na de inhousedag had ik me meteen opgegeven voor een masterclass in Frankrijk. Deze vond ik zo leuk dat ik ben gaan solliciteren en ben aangenomen als Cost Engineer. Ik ben nu verantwoordelijk voor het budget en de planning van verschillende projecten in samenwerking met zowel ingenieurs als aannemers. Het lijkt me leuk om in de toekomst een meer technische functie te vervullen die op het proces gericht is. Ik zou in de toekomst ook erg graag in het buitenland willen werken.

Is Werktuigbouwkunde een goede keuze geweest?

Ik ben heel erg blij met mijn keuze voor deze studie Werktuigbouwkunde. Het is een heel breed vakgebied dus je kunt nog alle kanten op. De basiskennis die je leert helpt om alle aspecten van het vakgebied te begrijpen. Bij ExxonMobil breng ik de basis die ik tijdens mijn studie heb opgedaan in de praktijk. Ik pas mijn kennis uitgebreider maar ook dieper toe. Het analytisch denkvermogen helpt om dat snel op te pakken.

Welk advies heeft u voor de huidige student?

Geniet zolang het kan, want je studententijd is voorbij voor je het weet. Je kunt het zo gek maken als je zelf wilt in Delft. Doe wat leuke nevenactiviteiten om je ook naast je studie te ontplooien. Je moet zorgen dat je genoeg punten haalt want de overheid maakt het studeren er niet gemakkelijker op. Kijk daarom vooruit, want de consequenties van je studievertraging zie je vaak pas achteraf. Het belangrijkste is: Zorg dat je geniet, want de studententijd is de mooiste tijd van je leven.

15

Joel Sono

Meer dan een lichtshow Krachtige lasers die eerst in sciencefiction films leken te horen, komen toch dichterbij dan verwacht. Deze lasers zijn sterk genoeg om van de meeste materie een gloeiend hoopje as te maken.

Afgelopen maart heeft Lockheed Martin haar ‘Advanced Test High Energy Asset’, afgekort met ATHENA, de testbaan opgesleept. Het defensieconcern heeft het experimentele apparaat ontwikkeld om aan te tonen wat de verschillende mogelijkheden van de laser zijn. De laser presteerde het om binnen enkele seconden dwars door een motorblok heen te snijden. Het experiment had als doelstelling het blok vanaf een ruime mijl uit te schakelen. Dit moest aantonen dat de technologie geavanceerd genoeg is om binnenkort als beschermingsmiddel tegen bijvoorbeeld terrorisme te dienen. Dit is niet de enige toepassing waarin tegenwoordig de techniek van lasers terug te vinden is. Lasers spelen 16

bijvoorbeeld een cruciale rol in dvd-spelers en optische computermuizen. Daarnaast wordt er met deze technologie veel geëxperimenteerd om alle andere mogelijkheden van de laser te ontdekken.

Gestimuleerde straling

In principe is een laserstraal enkel een krachtige bundeling van straling, waarbij het materiaal waar de straling vanaf komt gedefinieerd is als het lasermedium. Deze straling ontstaat zodra dit medium met behulp van externe energie gestimuleerd wordt. Deze energie kan vele vormen aannemen, zoals hitte, licht en elektriciteit. Neem nu bijvoorbeeld een argon-ion laser aangesloten op een spanningsbron.

Voordat de elektriciteit geïntroduceerd is, bevinden de elektronen van het argon zich in een grondtoestand, een stabiel energieniveau in een baan rondom de atoomkern.

De elektronen die door de elektriciteit het systeem binnenkomen, bereiken de argonatomen en botsen met de lokale elektronen. Door deze botsingen worden deze elektronen naar een hoger energieniveau geslagen. De geprikkelde elektronen blijven echter niet lang op dit niveau. Doordat deze hogere energieniveaus uiterst instabiel zijn, duurt het niet lang voordat het elektron weer terugvalt naar de oorspronkelijke grondtoestand. De laatste stap is voor de laser het belangrijkst. Bij het terugvallen naar de grondtoestand zendt het elektron namelijk energie in de vorm van fotonen uit. Deze fotonen zijn vervolgens te detecteren als radiatie

Kastler-Brossel Laboratory

in een bepaald spectrum, met andere woorden, straling met een bepaalde kleur. Materialen zoals het geïoniseerde argon van de eerder genoemde laser zenden voornamelijk ultraviolette en blauwe straling uit, terwijl een heliumneon laser roodachtig licht toont. Tegenwoordig zijn er duizenden verschillende materiaalcombinaties die als lasermedium kunnen fungeren. Deze lasermedia kunnen gassen, vloeistoffen, vaste stoffen en zelfs plasma zijn.

Een demonstratie van een helium-neon laser

Nu is een lichtgevend stofje in de meeste gevallen lang niet genoeg om een laser te maken, laat staan een krachtige lichtstraal voort te brengen. Bijna iedere laser is niets zonder een resonator, een soort versterker in dit geval gespecialiseerd voor lichtgolven. De uitzondering hierop is een verzameling lasermedia waarbij de uitgezonden straling op zichzelf al versterkt is, zoals de stikstoflaser. Hoewel spiegels bij deze gevallen niet essentieel zijn, wordt er toch vaak een enkele spiegel aan de achterkant van de laserruimte geplaatst, om de efficiëntie te optimaliseren. De resonatoren die voor lasers gebruikt worden, kunnen zowel optisch als elektrisch zijn.

Een optische resonator bestaat uit een verzameling van spiegels met daartussen een holte. De holte is de ruimte waarin zich het lasermedium bevindt, de spiegels zijn gespecialiseerd om het licht van dit medium te versterken. De fotonen die door het aangeslagen lasermedium uitgezonden worden, hebben een bepaalde golflengte. De amplitude van deze ‘lichtgolven’ kan worden versterkt, zodra twee verschillende fotonen in dezelfde fase elkaar tegenkomen.

Dit wil zeggen dat de fotonen dezelfde baan volgen, alleen in tegengestelde richting. De spiegels binnen de optische resonator zijn precies zó afgesteld dat het licht binnen de holte maximaal versterkt wordt, wat de efficiëntie van de laser vergroot. Deze efficiëntie komt terug in de kwaliteitsfactor van de laser, aangegeven met de Q-factor.

Een elektrische resonator werkt anders ten opzichte van een optische, het versterkt namelijk niet direct de lichtgolven van de laser. Dit soort resonatoren zijn binnen een elektrisch circuit opgebouwd uit minstens een inductor en condensator, waarbij de condensator opgebouwd is uit talloze flinterdunne lagen halfgeleidend materiaal. Zodra er spanning door het circuit loopt, genereert de inductor een magnetisch veld aan de hand van de wet van Faraday.

Dit veld wekt vervolgens een spanning op die de condensator oplaadt, deze laat de stroom weer los op het circuit.

De extra ontlading zorgt ervoor dat binnen de inductor een magnetisch veld opgewekt wordt, waardoor de cyclus weer van voren af aan begint. Daarnaast heeft het halfgeleidend materiaal binnen de condensator nog een functie, behalve het simpelweg geleiden van stroom en elektronen. De elektronen die door de halfgeleider vloeien, ondervinden binnen dit materiaal verschillende energieniveaus. Bij het terugvallen naar een lager niveau zenden ze vervolgens fotonen uit, zoals eerder uitgelegd. Hierdoor ontstaat een laserstraal die door de combinatie van condensatoren en inductoren versterkt wordt. Deze elektrische resonatoren worden vooral bij kleinschalige lasers gebruikt, zoals de dertig micrometer grote microlaser die door fysici in 2010 aan de ETH-Zürich ontwikkeld is.

Lasers in de praktijk

De allereerste laser werd halverwege de twintigste eeuw uitgevonden, nadat Albert Einstein in 1917 hiervoor de theoretische principes tot stand gebracht had. De laser komt op commerciële schaal pas in 1982 terug, bij het aflezen van de compact disc, beter bekend als de CD. Hoewel de laser sinds zijn geboorte een enorm interessante en groeiende technologie was, heeft het lang geduurd voordat het daadwerkelijk voor het publiek beschikbaar werd. In de dertig jaar nadat de eerste laser werkelijkheid geworden was, hebben wetenschappers vooral de focus gelegd op het verbeteren van de efficiëntie van de apparatuur en het vinden van nieuwe, sterkere lasermedia. Deze investering maakte het voor een groot deel mogelijk dat de productie van de laser in de toekomst significant goedkoper en veelzijdiger werd. Naast het feit dat de technologie hierdoor meer op de commerciële sector gericht kon zijn, werd het voor onderzoekers toegankelijker om de toepassingen van de laser te ontrafelen. De ATHENA is niet het eerste product dat de mogelijkheden van lasertechnologie toont. In 1990 ontwierp men een laser krachtig genoeg om per femtoseconde een laserpuls uit te zenden. Dit betekent dat het apparaat iedere tien tot vijftien seconden een laserstraal op een geïsoleerde groep moleculen kon pulsen. Hiermee werd voor 17

het eerst de beweging van atomen bij chemische reacties vastgelegd, wat vervolgens de geboorte van het vakgebied van de femtochemie inluidde.

Wist je dat...

het bedrijf Intel in 2009 een lasertechniek voor de computer aankondigde, die tien miljard bits per seconde over kon brengen? Dit kan vergeleken worden met het downloaden van de gehele bibliotheek van het Amerikaanse Congres binnen zeventien minuten.

In 2003 lukte het een team wetenschappers van NASA om een vliegtuig aan te drijven met behulp van lasers.

Het voertuig had in plaats van brandstof, gespecialiseerde fotovoltaïsche cellen aan boord. Een laser met een onzichtbare laserstraal op de grond volgde het vliegtuig en mikte de straal op de gespecialiseerde cellen. De fotovoltaïsche cellen vangen de energie van de laser op en zetten het vervolgens om in een aandrijving voor de motoren. Zolang de laserstraal als energiebron ononderbroken bleef, kon het vliegtuig in de lucht voortbewegen. Dit was voor het eerst dat de kracht van een laserstraal als energiebron gebruikt werd. Een andere toepassing van het vermogen van lasers zijn gespecialiseerde wapensystemen, zoals het ‘Laser Weapon System’, kortgezegd LaWS, van de Amerikaanse marine. De vaste stof die als medium in de laser van het apparaat gebruikt wordt, maakt het mogelijk om met een krachtige infraroodlaser vliegtuigen uit de lucht te halen.

Door het vermogen van het apparaat te verlagen kan het LaWS de sensoren van een vliegtuig plat leggen, als een niet dodelijke optie vereist is.

ZME Science

werkelijkheid is, komt doordat machines zoals telefoons en laptops van elektrische circuits afhankelijk zijn om data te verwerken. De datastroom van deze circuits is sterk afhankelijk van het medium waardoor het loopt, namelijk de bedrading. De signaaloverdracht binnen deze bedrading is wegens thermische belasting en beperkt doorlatingsvermogen begrensd. Lasers bieden voor deze begrenzing de oplossing, doordat ze ongelimiteerd signalen over kunnen brengen. Hierdoor zijn complexe circuits om originele begrenzingen te verhelpen overbodig, waardoor de circuits en zo de apparaten kleiner kunnen worden. Hoewel deze toepassing al een aantal jaren bestaat, is het enkel op grote schaal uitgevoerd. Een voorbeeld is Google Fiber. Door het gebruik van optische vezels kan informatie met duizend megabits per seconde verzonden worden, wat ongeveer gelijk staat aan het downloaden van een film in HDkwaliteit binnen luttele seconden. Nu wordt het tijd deze optische vezels, gecombineerd met lasers, te verwerken in de kleinste elektronische chips, waardoor elektronica nog krachtiger en kleiner kan worden.

De ATHENA bovenop de High Energy Laser Mobile Demonstrator

Toekomst voor de laser

Alle elektronische apparaten zijn sinds het begin van de moderne technologie steeds kleiner geworden. Dit is vooral te zien bij telefoons. Waar vroeger een grote kast aan de muur nodig was om enkel te kunnen telefoneren met familie, past eenzelfde apparaat met nog veel meer functies tegenwoordig in de hand. Naast gevechtssystemen en aandrijfkracht op afstand, is er hierin ook plaats voor toekomstige toepassingen voor de laser. De meest moderne telefoons komen qua rekenkracht steeds dichterbij die van desktops, maar het kan nog kleiner. Dat dit niet al jarenlang 18

Door de jaren heen heeft de technologie van de laser zich keer op keer bewezen. Het begon als meetinstrument en is vervolgens uitgegroeid tot multidisciplinair onderdeel, deze technologie heeft ons getoond dat het einde nog lang niet bereikt is. Met de komst van krachtige lasersystemen zoals de ATHENA en LaWS is de potentie van de laserstraal tot zijn recht gekomen. Naast het uitschakelen van voertuigen en anti-terreur, kan dit vermogen worden toegepast om voertuigen op afstand van stroom te voorzien of zelfs laptops op nanoschaal te produceren. Het grote voordeel is dat de technische basis er al ligt, dus het hoeft niet lang te duren voordat je krachtige supercomputers ter grootte van je horloge overal met je mee kunt nemen.

Simon Stouten

Op zoek naar een nieuwe uitdaging?

Abu Dhabi International Airport

...brengt ideeën tot leven

Bij Deerns zijn wij altijd op zoek naar jonge technische professionals op academisch/master- en hbo/bachelor-niveau. Is innovatief denken je sterke punt? Ben je ambitieus? Spreekt werken in een internationaal team je aan? Dan kom je bij ons perfect tot je recht.

Deerns is het grootste onafhankelijke ingenieursbureau in Nederland als het gaat om het ontwerpen van installatietechniek, energieconcepten en bouwfysica in en rondom de gebouwde omgeving. Met projecten over de hele wereld en vestigingen in Europa, Dubai en de Verenigde Staten is Deerns bovendien een toonaangevend internationaal bureau.

0167_DEERNS_Adv_Leeghwater_200x265_V01.indd 1

www.deerns.nl /vacatures

4/15/15 10:08 AM

| Oud-bestuurder spreekt Gezelschap Leeghwater bestaat al 147 jaar. Er zijn veel leden die een mooie tijd aan het Gezelschap hebben beleefd. In elke editie van de Slurf wordt een oud-bestuurder gevraagd om zijn ervaringen met het Gezelschap te delen.

Hugo Kevenaar 1999-2007 2002-2003 Hugo Kevenaar

Jaren van studeren: Bestuursjaar:

Hoe ziet je studietijd er op academisch niveau uit?

Ik ben in 1999 direct na mijn laatste jaar VWO op achttienjarige leeftijd begonnen aan mijn studie aan de TU Delft.

In het vierde jaar van mijn studie heb ik een jaar bestuur gedaan van Gezelschap Leeghwater. Na het afronden van mijn bestuursjaar had ik nog enkele vakken van mijn bachelor openstaan. Deze heb ik toen afgerond waardoor ik in totaal vier en een half jaar over mijn bachelor heb gedaan. Hierna heb ik gekozen voor de master Transport en Logistiek, deze heb ik succesvol afgerond.

Wat was je eerste kennismaking met Gezelschap Leeghwater?

Zoals velen was mijn eerste contact met Gezelschap Leeghwater op het Nuldejaarsweekend in Delft-Zuid. Het weekend was heel leuk, met als hoogtepunt natuurlijk het befaamde zwembadfeest. Dit weekend zorgde er voor dat ik direct een interesse had in Gezelschap Leeghwater. Het leek mij leuk om naast mijn studie ook bij de studievereniging actief te zijn. Als eerste uitte dit zich in het tweede jaar, toen heb ik de Symposium Commissie gedaan als secretaris. Het thema van het Symposium dat we hebben neergezet was ‘Progressie in Productie’. Het jaar hierna ben ik gevraagd voor de Business Course Commissie. We kregen hierbij de verantwoordelijkheid om een reis van vier dagen te organiseren. Gedurende die vier dagen gingen we uitgebreid langs bij verschillende bedrijven in Nederland.

Welke functie vertolkte jij binnen het bestuur en paste die functie bij jou?

In het derde jaar werd ik gevraagd voor het bestuur van Gezelschap Leeghwater. Ze zagen mij geschikt voor de functie van Commissaris Externe Betrekkingen, een functie die mij heel erg trok. Ik sprak hierna enkele oudbestuurders, deze hielpen met mijn keuze. Ze legden aan mij uit hoe een bestuursjaar eruit zag en welke functies en verantwoordelijkheden het met zich mee bracht. Hierna heb ik vol overtuiging ja gezegd en ik wist zeker dat ik een leuk jaar tegemoet ging.

20

Hugo Kevenaar, klussend aan de bestuurs Cadillac

Wat waren de hoogtepunten van het jaar?

Een van de hoogtepunten is letterlijk het eerste hoogtepunt van het bestuursjaar. Dit is de bestuursinauguratie, waar je als groep met zijn allen het jaar inluidt. Verder hadden we natuurlijk het lustrum, dit viel redelijk vroeg in het bestuursjaar, namelijk rond december. In deze tijd ben je eigenlijk pas een paar maanden onderweg. Er was voor dit lustrum het idee om een olifant uit een blok ijs te laten hakken. Hiervoor hadden we geregeld dat een blok ijs in een vriescel werd ingevroren. Om dit blok te bewerken is er een kunstenaar geregeld. Het plan was om een blok van een kubieke meter in te vriezen maar dat liep totaal mis waardoor we uiteindelijk alleen met een dunne plak ijs eindigden, waar een olifant in gekerfd was. Deze hadden we op het voorterrein neergezet, maar het was voor de tijd van het jaar nog best wel warm, waardoor je hem met de dag zag wegsmelten totdat er na een week niets van over was. We hebben gedurende het jaar ook een geslaagde poging gedaan om de langste fiets ter wereld te bouwen. We hebben hiervoor een fiets gebouwd van 27 meter, een verwijzing naar het 27ste lustrum, en hebben om het record te halen hier honderd meter op gefietst.

We hebben verder ook meegelopen in de carnavalsoptocht van Eindhoven. Dit kwam door een akkefietje met de studievereniging Werktuigbouwkunde uit Eindhoven. Die had namelijk tijdens de lustrumborrel onze vlag gestolen en hadden via een brief een voorstel gedaan om deze terug te geven als wij een feest voor hen gaven. Hier waren wij echter niet van onder de indruk. Daarom reden wij met een ander plan naar Eindhoven in onze zwarte Cadillac. Wij wilden namelijk een bestuurder ontvoeren en deze inwisselen voor de vlag. Daar aangekomen lokten we hun voorzitter met een smoesje naar buiten, stopten we de beste man

in onze Cadillac en reden we weg. Hierna belden wij de studievereniging om onze eigen deal voor te stellen. Dit ging bijna helemaal goed, echter had een medewerker van de TU Eindhoven alles zien gebeuren en daarom de politie gebeld. Hierdoor is de politie zeker drie uur op zoek geweest naar een zwarte Cadillac, die gewoon in Eindhoven rond reed. Deze actie leidde tot een relletje in de Eindhovense pers, er was namelijk diepe verontwaardiging dat het kostbare politiegeld was besteed aan een nepopsporing van studenten. We hebben uiteindelijk met de politie het probleem opgelost middels een schikking, waardoor wij meeliepen in de carnavalsoptocht en daar geflyerd hebben om mensen te waarschuwen voor zakkenrollers. Het idee was dat de Eindhovense studenten ook meeliepen, maar zij namen de slachtofferrol aan en zeiden dat ze er niets aan konden doen. Hierdoor zijn zij de dans ontsprongen.

Bij deze optocht deed onze Cadillac het ook nog eens niet, wat overigens niet de eerste keer was, waardoor we vijf kilometer door Eindhoven de auto hebben voortgeduwd.

Als laatste hoogtepunt wil ik nog toevoegen dat de Delftse Bedrijvendagen heel leuk waren, elke Commissaris Externe Betrekkingen staat mij hier waarschijnlijk in bij. Ik ben daar heel erg druk mee geweest en heb regelmatig een avondje of weekend overgewerkt om alles te realiseren. Toch heb ik een heel mooie tijd gehad en is er aan het einde een heel leuk en geslaagd evenement neergezet.

Wat ben je na je studie gaan doen?

Heb je nog veel gehad aan uw bestuursjaar en heb je daar een specifiek voorbeeld van?

In een bestuursjaar leer je vooral algemene management zaken. Hierbij doel ik vooral op het voor elkaar krijgen van dingen en het samenwerken met je bestuursgroep. Een belangrijk onderdeel van het bestuursjaar is het uitvinden van je zwakke en sterke punten, deze heten met een heel mooi woord je ontwikkelpunten. Je komt er ook goed achter wat je als bestuur met elkaar kan bereiken, als je er met z’n allen voor gaat. Als je van een evenement een succes wil maken heb je elkaar nodig. Dit zijn zaken waar je tijdens je studie en erna veel profijt van hebt. Het is zeker niet dat je na je studie stopt met leren, dat blijft doorgaan, maar het zijn meestal andere aspecten waar je je in ontwikkelt.

Wat wil je kwijt aan de huidige Werktuigbouwkunde studenten?

Een advies van een oud en wijs man is dat je vooral hard moet studeren en je zaken voor elkaar moet hebben. Maar als alles goed voor elkaar is, dan heb je de mogelijkheid om naast je studie en vakken ook nog veel andere leuke dingen te doen. Of dit een bestuursjaar bij een studievereniging is of een hobby vliegeren, doe iets wat je leuk vindt. Een bestuursjaar bij Gezelschap Leeghwater is mij ontzettend goed bevallen, ik heb er links en rechts ook heel wat van opgestoken en dat is iets wat ik iedereen gun. De laatste tip die ik iedereen wil meegeven, is dat je nooit een Caddilac Fleetwood moet kopen uit 1980.

Hugo Kevenaar

Gedurende het afstuderen aan Transport en Logistiek heb ik mijn afstudeerstage gedaan bij Albert Heijn. Dit deed ik in Zaandam bij een distributiecentrum. Ik ben daar toen blijven hangen, waar ik een twee jaar durend manager trainee programma heb doorlopen. Ik heb vervolgens in

verschillende functies geopereerd. Tegenwoordig ben ik bezig met strategische projecten binnen de leveringstak van Albert Heijn. Dit zijn vooral de grote vernieuwingstrajecten die mijn afdeling initieert en begeleidt.

Het 135ste bestuur op vakantie in Egypte 21

| Gadgets < Als je in het donker door je huis loopt, heb je vaak moeite met zien waar je loopt. Nu niet meer, deze lichtgevende sloffen tonen de weg. www.amazon.nl | € 19,99

<

Speciale sloten en codes zijn overbodig met dit bluetooth slot.

Met je telefoon eenvoudig de deur openmaken is altijd handig na een avond goed feesten. www.august.com | €249,99

>

Heb jij ook wel eens in de werkplaats staan lassen? Nu is lassen met plastic ook een feit.

Repareer je gebroken kabels met de plastic lasser. www.notaglue.nl | € 24,99

> Gasten verrassen bij het diner?

Met deze Nessie-soeplepel heb je gegarandeerd een verbluffende troef achter de hand. www.amazon.nl | € 16,80

22

<

Deze pen is het hebbedingetje voor menig werktuigbouwer. Met zijn vijf geeky gadgets is de pen perfect om de blits mee te maken. www.brunton.com | € 149,99

>

Heb je moeite een papieren vliegtuigje hoog te houden? Met dit op afstand bestuurbaar vliegtuigje blijf je de concurentie voor. www.poweruptoys.nl | € 24,90

< Sta je in de keuken en kom je er achter dat alles op is? Met de Dash Button van Amazon bestel je met een enkele druk op de knop alle producten bij. www.modern-english.com | € 75,00

> Met je vrienden borrelen kan nu ook op de fiets. De zevenpersoons borrelfiets kan iedere aangelegenheid tot een flexibel en mobiel feestje maken. www.hammacher.com | € 20 000,-

23

Worldunity

Versnellen tot lichtsnelheden Sommige mensen hebben er nog een thuis staan, de beeldbuis. In de achterkant van de beeldbuis zit een kathodestraalbuis die de elektronen met hoge snelheid op het scherm schiet.

Een kathodestraalbuis in een televisie is een van de vele voorbeelden van een deeltjesversneller. Deze kunnen tegenwoordig in verschillende soorten en maten geproduceerd worden. Ze worden gebruikt in het dagelijks leven, de geneeskunde en in de wetenschap. Een deeltjesversneller is een instrument dat door middel van elektromagnetische velden deeltjes tot hoge snelheden kan versnellen. Er zijn veel verschillende soorten versnellers maar er kunnen twee basistypen onderscheiden worden. Als eerste zijn er de elektrostatische versnellers die deeltjes tot een relatief lage snelheid kunnen accelereren. Als tweede zijn er oscillerende versnellers, deze bereiken veel hogere snelheden.

24

Elektrostatische versnellers

Elektrostatische versnellers gebruiken, zoals het woord al zegt, statische elektrische velden om een deeltje tot de gewenste snelheid te versnellen. Een voorbeeld hiervan is de eerder genoemde kathodestraalbuis in een televisie.

De eerste versnellers waren van dit type, ze gebruiken een hoog voltage om geladen deeltjes te versnellen. Dit type versnellers is nog steeds populair, binnen de wetenschap worden elektrostatische versnellers ook het meeste gebruikt. Een nadeel is dat ze alleen geschikt zijn voor lage-energieonderzoeken, als gevolg van het praktische voltagelimiet dat rond de dertig megavolt zit. Dit limiet kan alleen worden bereikt in een speciaal medium met een hoge diĂŤlektriciteit. Dit houdt in dat de polarisatie in de stof een overheersende rol speelt ten opzichte van elektrische geleiding en magnetisatie. Hierdoor zijn diĂŤlektrica heel slechte geleiders. De hoge spanning waar elektrostatische versnellers gebruik van maken kan twee keer worden gebruikt in een tandem versneller. Dit is een accelerator die gebruik maakt van het principe dat de lading van een deeltje kan worden veranderd. Dit is mogelijk door aan een atoom een elektron toe te voegen. Als deze atomen vervolgens versneld worden en halverwege de versneller een speciale folie passeren verandert de lading van een deeltje.

Deze folie heeft de capaciteit om elektronen op te nemen waardoor de lading van een deeltje verandert. Hierdoor kan het deeltje meer versneld worden over dezelfde spanning.

Oscillerende versnellers

Astroblogs

Om deeltjes te versnellen tot een hogere snelheid wordt er gebruik gemaakt van technieken die meerdere oscillerende bronnen met een hoog voltage gebruiken. Deze versnellers kunnen zowel recht als cirkelvormig zijn, dit is afhankelijk van het toepassen van een magnetisch veld op het deeltje, dat een kromming in de baan veroorzaakt. Oscillerende versnellers bestaan uit buisvormige geladen componenten die in de lengte van de baan liggen. De onderdelen zijn om en om positief of negatief geladen. Op het moment dat het geladen deeltje aankomt bij een nieuw component wordt de spanning omgedraaid door de wisselstroom die op de componenten toegepast is. Hierdoor blijft het deeltje constant versnellen. Door de versnelling moeten de componenten steeds sneller wisselen van lading om het deeltje te blijven versnellen. Als het deeltje de snelheid van het licht nadert, wordt de snelheid waarmee de componenten van lading moeten veranderen zo hoog dat er gebruik wordt gemaakt van radiofrequenties. Een deeltje zal volgens de relativiteitstheorie altijd langzamer gaan dan het licht.

In een versneller wordt deze snelheid dus bereikt als een limiet. Daarom rekenen deeltjesfysici doorgaans niet in snelheid maar in energie of moment van een deeltje, dit wordt meestal gemeten in de eenheid van elektronvolt. Eén elektronvolt is de energieverandering die een deeltje met één elementaire lading ondervindt als het in een elektrisch veld tussen twee punten een weg aflegt met een potentiaalverschil van een volt.

De oscillerende versneller van Fermilab

Lineaire versnellers

Lineaire versnellers accelereren de deeltjes in een rechte lijn met het doel aan het eind van de installatie. Ze worden vaak gebruikt om initiële energie aan een deeltje te geven voordat ze in een circulaire versneller worden geschoten.

De langste lineaire accelerator is de SLAC, wat staat voor

Wist je dat...

de media het higgsdeeltje vaak het godsdeeltje noemen?

Dit is met afkeer van fysici. Het deeltje komt aan deze bijnaam doordat de schrijver het boek over het deeltje ‘The Goddamned Particle’ wilde noemen omdat het deeltje onvindbaar was, maar dit mocht niet van de uitgever, waardoor het de naam ‘The God Particle’ kreeg.

Stanford Lineair Accelerator. Deze accelerator heeft een lengte van drie kilometer. Lineaire versnellers worden veel gebruikt in de medische wereld, bijvoorbeeld bij radiotherapie tegen kanker. Deze versnellers accelereren elektronen met behulp van een verbuigingsmagneet en een klystron, dit is een elektronenversneller. Deze straal kan rechtstreeks worden gebruikt of op een speciaal materiaal worden geschoten. In het laatste geval ontstaat er röntgenstraling.

Deze kan worden gebruikt bij röntgenfotografie.

In circulaire versnellers bewegen de deeltjes in een cirkel totdat het deeltje het toereikende energiegehalte bereikt.

Het voordeel van een circulaire versneller boven een lineaire is dat de cirkelvorm continue versnelling toelaat omdat het deeltje een oneindige afstand kan afleggen. Een ander voordeel is dat een circulaire versneller kleiner is dan een lineaire versneller van hetzelfde vermogen. De deeltjes worden in een cirkelbaan gehouden door elektromagneten.

De Lorentzkrachten die door de magneten op de deeltjes werken creëren een middelpuntzoekende kracht die de deeltjes in een cirkel houdt. Afhankelijk van de energie en het soort deeltje dat wordt versneld, hebben circulaire versnellers het nadeel dat er synchrotronstraling vrijkomt.

Dit zijn elektromagnetische golven die gecreëerd worden als een geladen deeltje wordt versneld. Doordat in een ronde baan er een constante versnelling naar het midden is, wordt er constant straling uitgezonden in de richting van de raaklijn van de cirkel. Om deze reden zijn veel van de huidiger versnellers nog steeds lineair.

Circulaire versnellers

De eerste circulaire versneller was een cyclotron, deze is uitgevonden door de Amerikaan Ernest Lawrence in 1929.

Cyclotrons hebben een enkel paar D-vormige holle platen en een bipolaire magneet die de deeltjes in de goede baan buigt. De deeltjes worden in het midden bij de magneet in het systeem gevoegd en bewegen naarmate ze meer energie opnemen naar buiten. Cyclotrons hebben een limiet van rond de vijftien mega elektronvolt, vergelijkbaar met 25

een tiende van de snelheid van licht. Dit komt doordat bij grotere snelheden de deeltjes de wisseling in het elektrische veld niet meer bijhouden. Als de deeltjes versneld worden, zouden ze in een steeds grotere radius komen. De deeltjes hebben echter niet genoeg snelheid om de cirkel synchroon met de radiofrequentie te voltooien.

Om hogere energieniveaus te bereiken wordt er gebruik gemaakt van synchrotrons. Hierin worden de deeltjes versneld in een ring met een constante radius. Een van de grote voordelen van synchrotrons is dat het magnetische veld alleen aanwezig hoeft te zijn in de baan van de deeltjes en niet over de hele cirkel, die veel groter is. Om te vergelijken, de grootste cyclotron heeft een straal van 2,15 meter terwijl synchrotrons een diameter van tien kilometer kunnen hebben. Dit was het geval bij de Large Hadron Collider, kortweg LHC, gebouwd door het Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire, beter bekend als CERN. De twee openingen waar, bij de LHC, de deeltjes doorheen gaan zijn maar een enkele millimeter breed. Doordat het moment van het deeltje steeds groter wordt moet het magnetische veld in de baan ook worden vergroot om een constante cirkelbaan te krijgen. Hierdoor kunnen er niet onophoudelijk deeltjes versnellen maar moeten ze cyclisch in kleine hoeveelheden op het doel worden geschoten.

Omdat de diameter van de opening zo klein is en het magnetische veld niet de hele cirkel bedekt, is het mogelijk om verschillende noodzakelijke functies op te splitsen.

Zo worden in plaats van één magneet, honderden losse magneten gebruikt die de vacuüm baan omsluiten. Het ontwerp van synchrotrons is gerevolutioneerd door de ontdekking van het sterke focus concept. Hierbij worden de deeltjes meerdere keren per rondgang in horizontale en verticale richting geconvergeerd waardoor de deeltjes nauw gebundeld blijven. Het focussen wordt hierbij door een magneet verzorgd, terwijl de versnelling door aparte technologie wordt geregeld. Bij synchrotrons is het niet noodzakelijk om een ronde baan te volgen, hierdoor is het mogelijk om rechte delen in de versneller te plaatsen. Deze rechte delen kunnen bijvoorbeeld worden gebruikt om deeltjes tegen elkaar laten botsen.

De grootste circulaire versneller ooit gebouwd is de Large Electron-Positron Collider gebouwd door CERN, met een omtrek van 26,6 kilometer. De LEC bereikte een energie van 209 giga-elektronvolt voordat hij in 2000 ontmanteld werd om ruimte te maken voor de eerdergenoemde LHC. Dit is 26

NPO Wetenschap

Synchrotrons

Gesimuleerde LHC deeltjesdetectiedata van een higgsboson

een protonenbotser en op dit moment de accelerator met het hoogst mogelijke energieniveau. Er wordt verwacht dat een deeltje kan versnellen tot veertien tera-elektronvolt en opereert tegenwoordig op maar de helft daarvan. De deeltjesversnellers van CERN hebben al veel bijgedragen aan het begrijpen van hoe de wereld in elkaar zit. Zo is er op 4 juli 2012 een nieuw deeltje gevonden. Dit deeltje is met hoge waarschijnlijkheid een higgsboson. Een higgsboson geeft volgens het standaardmodel van deeltjesfysici massa aan alles in het universum.

De grote deeltjesversnellers zijn waarschijnlijk een van de mooiste stukken techniek die de mensheid de afgelopen jaren heeft geproduceerd. De berekeningen die moeten worden gemaakt voor de versnellingen en de precisie waarmee de apparatuur werkt is net zo indrukwekkend als de grootte van de cirkelvormige oscillerende versnellers. De snelheden die worden bereikt door de deeltjes zijn zo groot dat ze voor ons moeilijk voor te stellen zijn. Toch zijn de belangrijkste ontwikkelingen bij deeltjesversnellers te vinden op wetenschappelijk en medisch gebied. De data die wordt gevonden met behulp van accelatoren maakt het mogelijk om het bestaan van deeltjes te bewijzen die al lang alleen in theorie bestaan. Het ontdekken van het higgsboson is een klein voorbeeld van de mogelijkheden die de deeltjesversnellers bieden aan de wetenschap. De toekomstige ontdekkingen van de deeltjesversnellers zijn nog verrassingen. De deeltjesversnellers redden niet alleen levens door ons te onderseunen in het gevecht tegen kanker. Ze helpen ons ook in het leren begrijpen van ons bestaan.

Milan Izarin

WE TURN YOUR IDEAS INTO TOMORROW’S PRODUCTS APPLIED MICRO ELECTRONICS AME is a fast growing organization developing and manufacturing high quality products with electronics.

Our goal is to create innovative products for our customers that exceed market expectations by making use of state-of-the-art development facilities and a highly automated manufacturing environment.

Driven by technology, we strive for the best solution combining the disciplines of applied physics, electrical, mechanical, software and industrial engineering.

OUR OFFER We offer you a challenging career full of opportunities for personal and professional growth.

JOIN OUR TEAM OF EXPERTS Driven to exceed expectations and to excel in creating innovative solutions, our team of experts is continuously looking for future best-in-class colleagues within the technological disciplines of applied physics, electrical, mechanical, software and industrial engineering.

INTERNSHIP OPENINGS

CAREER POSSIBILITIES If you are interested in working with a talented, ambitious and experienced team of professionals using the best tools available and would like to work in a fast growing organization full of career opportunities then you are most welcome to apply for a job or take a look at our opportunities by visiting our website.

AME is the ideal work environment to develop hands-on experience while completing your studies. You will be involved in challenging real-world projects and work with experts from a multitude of technological disciplines.

We invite you to get in touch with us to discuss any internship openings.

Applied Micro Electronics “AME” B.V. Esp 100 | 5633 AA Eindhoven | recruitment@ame.nu | +31 40 2646400

Advertentie.indd 1

WWW.AME.NU 1/9/2015 5:14:15 PM

Ward Kuiters

Buitenlandverhaal Eindelijk was het zover. Met een overvolle auto vertrok ik naar Lausanne, om te studeren aan l’Ecole Polytechnique Fédérale.

Al maanden stond op de planning dat ik op de zaterdag na de hertentamens, 16 augustus, met mijn volgeladen auto naar Lausanne zou rijden. Na een tocht van om en nabij tien uur bereikte ik dan eindelijk de oever van ‘Lac Léman’, oftewel het meer van Genêve. Ik kon jammer genoeg niet direct mijn appartement in, waardoor ik dus ergens anders moest overnachten. Op deze eerste avond in Lausanne werd ik dan ook direct geconfronteerd met de welvarende en daarom dure cultuur van Zwitserland. Een korte overnachting in een budget hotel heeft me maar liefst het schamele bedrag van honderd euro gekost.

Mijn vrije minor zou ik gedurende zes maanden doen aan l’Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne, kortweg EPFL. Deze gerenommeerde universiteit in Zwitserland is een zuster van de ETH Zürich en staat op nummer zeventien op 28

de wereldwijde ranglijst en nummer zeven binnen Europa.

Omdat ik graag als aanvulling op mijn huidige bachelor Werktuigbouwkunde een breder scala aan kennis wilde hebben, heb ik mijn vakkenpakket in verschillende disciplines gekozen, waaronder Biomechanics, Nanotechnology and Materials en Hydrology for Engineers. Daarnaast heb ik ook een vak gedaan aan de HEC Lausanne, de businessschool van Lausanne. Hier kon ik na een beetje bluffen ook het MSc vak van Management Science doen. In de eerste weken na de start van het academisch jaar is er nog wel het een en ander gewisseld in mijn vakkenpakket, omdat sommige vakken conflicterende lesuren hadden.

‘Omelet du fromage’

Na mijn aankomst had ik nog vier weken voordat ik moest beginnen aan het academisch jaar. In deze maand heb ik gedurende drie weken een ‘Intensive French Course’ gevolgd. Hierin werd mijn Frans van de kwaliteit ‘Omelet du fromage’ snel bijgespijkerd, naar een niveau waarmee ik mijzelf goed verstaanbaar kon maken in dit Franstalige deel van Zwitserland. Daarnaast was deze cursus een goede manier om meteen vrienden te maken met onder andere Erasmus studenten. Nadat de les ‘s middags was afgelopen gingen wij vaak met een groep van tien tot twintig man Lausanne en haar omgeving verkennen.

Hierbij hoorde onder andere een wijnproeverij in het nabijgelegen Cully. De oevers van het meer van Genêve staan

In de eerste weken nadat mijn colleges begonnen waren, werd het direct duidelijk dat ik mijn punten niet zonder moeite zou halen. De vakinhoudelijke colleges waren lastig en bijna elk vak had projecten, midterms en presentaties.

Daarnaast telt de academische jaarindeling van EPFL maar twee semesters in plaats van vier periodes, waardoor het van groter belang is om colleges en huiswerk bij te houden.

Desalniettemin vond ik mijn college interessant en volgde ik deze met belangstelling. Dat de meeste lessen in het Engels werden gegeven hielp natuurlijk ook.

Hockey in Zwitserland

De Nederlandse trots doorgezet in Zwitserland

Skiën

Een groot voordeel van het wonen in Zwitserland is dat je in no-time hoog in de bergen kan zitten. Dus in het midden van november, kon ik al met enkele Erasmus vrienden voor dag en dauw de trein nemen naar ‘Glacier 3 000’ bij Les Diablerets. Zoals de naam het al verraadt is dit een gletsjer op drieduizend meter hoogte, waar vroeg in het seizoen sneeuw ligt. Omdat niet alle colleges verplicht waren, konden wij makkelijk doordeweeks een dag de berg op gaan.

Ook rond de kerstdagen ben ik regelmatig vrienden gaan opzoeken die zelf in de buurt op wintersport waren.

Naast al deze leuke activiteiten is er natuurlijk ook hard gestudeerd. Tijdens de maanden januari en december heb ik waar nodig volle dagen gemaakt op de universiteit. Het resultaat is dat ik al mijn vakken heb gehaald met een gemiddelde van een 7,5. Een cijfer waar ik zeker meer dan tevreden over ben. Al met al was mijn buitenlandervaring in Lausanne een geweldige ervaring waar ik erg veel van heb geleerd, maar waar ik het vooral erg leuk heb gehad. Ik raad het dan ook zeker iedereen aan.

Ward Kuiters

Ward Kuiters

Lausanne noemt zichzelf ‘The Olympic Capital’. Dit komt doordat het International Olympic Committee zich daar huisvest. Als gevolg daarvan is het mogelijk om bijna elke sport die je kan verzinnen te beoefenen. Zo heb ik in mijn vrije tijd daar kunnen hockeyen bij de club Stade-Lausanne Hockey-sûr-gazon. Veldhockey is een relatief kleine sport in Zwitserland, waardoor ik zonder al te veel moeite zelfs in het eerste team van de vereniging kon spelen. Hierdoor heb ik regelmatig voor een uitwedstrijd andere steden kunnen bezoeken, onder andere Zürich en Genêve. Het hockey was een erg leuke aanvulling op mijn minor, omdat ik hierdoor meer kon zien van het land zelf en daarnaast ook een paar lokale vrienden heb kunnen maken.

Ward Kuiters

bekend om haar witte wijnstreken, dus deze proeverij kon niet ontbreken. Tussen het einde van de cursus Frans en het begin van de vakken zat nog een week vakantie. Hierin ben ik met mijn medestudenten van het Erasmus met een directe trein naar Milaan en het Comomeer gegaan. Omdat wij een Zwitsers equivalent hadden van het studenten OV weekabonnement, namelijk altijd gratis reizen na zeven uur, konden wij voor geen geld deze trip maken. Na deze mooie zomervakantie was dan eindelijk op 15 september het academisch jaar aan EPFL van start gegaan.

Uitzichten vanaf de wijngaarden over het meer van Genêve 29

Pinterest

De eindeloze zoektocht naar niets Het lijkt simpel, niets is gewoon niets. Als er echter naar de diepere betekenis van het woord of het verschijnsel wordt gezocht, blijkt niets veel ingewikkelder te definiëren dan gedacht.

Filosofen, sterrenkundigen en natuurkundigen worden al duizenden jaren bezig gehouden door de vraag wat niets precies is. Om een poging te wagen deze vraagstukken te ontrafelen, kan allereerst gekeken worden naar de definities van niets. Meestal wordt niets gedefinieerd als de afwezigheid van iets. In non-technische termen is niets, alles dat ontbreekt aan belang, waarde, relevantie of significantie. In de wiskunde wordt niets aangeduid met nul of een lege verzameling. Dit is een verzameling cijfers waarin enkel het getal nul voorkomt. Als deze nullen worden weggehaald, blijft er een nulverzameling over, wat gezien kan worden als een theoretische definitie van niets.

30

Nu zijn er ook nog natuurkundige en filosofische definities van niets. Deze definities zijn niet duidelijk en veranderen door de jaren heen. Toch werd er sinds mensenheugenis al over nagedacht, wat tot een interessante ontwikkeling heeft geleid.

Natuurkunde

De natuurkundige definitie van niets is door de eeuwen heen behoorlijk veranderd. Vroeger werd er gedacht dat niets, of beter gezegd, een leegte, niet bestond omdat de natuur een leegte verafschuwt en deze altijd meteen weer opvult. Zo is een stuk kale grond snel weer volgroeid met planten en een vat waar de lucht uitgezogen is vult zich meteen weer. Deze opvatting wordt aangeduid met de term ‘horror vacui’, dat ‘de vrees voor het lege’ betekent.

Deze hypothese stamt uit de tijd van Aristoteles, toen er nog gedacht werd dat een vacuüm niet kon bestaan. Veel later, rond 1643, werd met een beroemd experiment van Evangelista Torricelli bewezen dat een vacuüm wel kan voorkomen. Hij vulde een meter lange reageerbuis met kwik, vervolgens zette hij deze met de opening naar beneden in een bad gevuld met hetzelfde materiaal. Het kwik in de reageerbuis daalde zo’n 75 centimeter, waardoor daarboven een leegte ontstond die ‘het vacuüm van Torricelli’ werd genoemd. Dit vacuüm verschilt echter wel van een normaal vacuüm omdat er kleine hoeveelheden kwikdamp in voorkomen. Men ontdekte dat er verschillende waarden

voor de kwikdaling uit het experiment kwamen als deze proef op verschillende hoogtes werd uitgevoerd. Zo ontstond de eerste barometer. Torricelli was dan ook de eerste die aantoonde dat er zoiets was als atmosferische druk.

Toen het fenomeen van een vacuüm algemeen bekend werd, dacht men dat hier niets was. Zo werd gedacht dat een stuk ruimte tussen sterren volledig leeg was, en dat de ruimte tussen individuele atomen gezien kon worden als een absolute leegte. Dit bleek echter niet zo te zijn uit nieuwe theoriën afkomstig van de kwantummechanica.

Het onzekerheidsprincipe van Heisenberg stelt dat van een deeltje nooit tegelijkertijd de snelheid en positie bekend kunnen zijn. Dit betekent dat een deeltje en zijn antideeltje spontaan kunnen ontstaan, om elkaar weer te vernietigen.

centrum van een sterrenstelsel is dat zich op een afstand van miljarden lichtjaren van de aarde bevindt, zendt nog steeds een straling uit die ongeveer 1011, of honderd miljard keer sterker is dan onze zon. Daarnaast zal er altijd nog tijd en ruimte zijn. Beschouw nu een plek waar geen tijd, ruimte, deeltjes, straling of kracht is, dan is het aannemelijk om dit een leegte te noemen. Echter kan gesteld worden dat fysische wetten, wiskundige entiteiten en bewustzijn niet gebonden zijn aan tijd of ruimte. Deze verschijnselen zullen dus ook op deze ‘leegte’ van toepassing zijn, waardoor dit eveneens niet niets kan zijn. Het heelal zou zijn ontstaan tijdens de oerknal. Daarbij zou uit een punt met oneindig grote dichtheid en een warmte van 1028 Kelvin tijd en ruimte spontaan zijn ontstaan. Op het moment dat dit punt nog niet bestond, zou er eventueel niets geweest kunnen zijn. Natuurkundig gezien is de definitie van niets dus nog niet volledig vastgesteld. Gelukkig is het abstracte ‘niets’ ook nog vanuit een ander opzicht te bekijken.

Fine Art America

Filosofie

Een illustratie van het torricelli experiment in 1644

Deze deeltjes worden virtuele deeltjes genoemd en komen ook in een vacuüm voor. Dit is aangetoond met meerdere experimenten. Als er altijd deeltjes kunnen ontstaan en verdwijnen in een vacuüm, dan zorgt dat ervoor dat de energie daarvan niet nul kan zijn. De netto energie binnen een vacuüm is wel nul, aangezien de energieën van het deeltje en zijn antideeltje elkaar weer opheffen. Het lijkt erop dat wat binnen ons perceptieveld van het heelal ligt nooit niets zal zijn. Dan is er nog wel een mogelijkheid dat buiten onze perceptie er een plek, of eerder een leegte bestaat dat niets is. Als er een stuk wordt beschouwd waar geen deeltjes zijn, dan zou zwaartekracht daar niet kunnen bestaan, ondanks dat dit een kracht is die oneindig ver reikt. Zwaartekracht werkt namelijk op deeltjes, dus als er een plek bestaat waar geen deeltjes zijn, dan kan de zwaartekracht daar ook niet aangrijpen en zal er geen kracht zijn. Magnetische straling echter, zal wel aanwezig zijn en ervoor zorgen dat er altijd iets is, hoe oneindig zwak dan ook. De zwakste quasar bijvoorbeeld, dat is een

Het verschijnsel ‘niets’ is filosofisch gezien eveneens erg interessant en moeilijk te bepalen. Vele filosofen hebben zich gebogen over het onderwerp en allemaal hebben ze hun eigen opvattingen en theoriën. De beroemde filosoof Parmenides beredeneerde dat ‘niets’ niet kon bestaan met de volgende gedachtegang: “Om over iets te praten, moet men praten over iets dat bestaat. Omdat we kunnen praten over iets in het verleden moet het, in zekere zin, nog steeds bestaan. Hieruit kunnen we concluderen dat er niet iets is als verandering. Als gevolg kan er ook niet iets zijn als in-bestaan-komen, uit-bestaan-gaan, of niet-zijn. In andere woorden, niets bestaat niet”. Aristoteles nam de uitspraak serieus en vond het een logische redenatie. Hij vond echter dat het bijna krankzinnig was om deze theorie te geloven als je naar de feiten om je heen keek. Aristoteles benaderde het raadsel van een andere kant. Hij maakte een onderscheid tussen materie en ruimte. Ruimte is in dit geval niet niets maar eerder een plaats waar materie in geplaatst kan worden. Aristoteles benoemde een leegte als iets dat noch ruimte, noch materie was. Het is opmerkelijk dat deze theorie later ook daadwerkelijk bleek te kloppen aangezien de kwantummechanica aangetoond heeft dat leegte inderdaad verschilt van ruimte.

Jean-Paul Sartre had ook bijzondere opvattingen over het niets. Hij onderscheidde twee vormen van ‘zijn’. De ene vorm is het bestaan van dingen, zoals een boom. De andere is het bewustzijn. Sartre beweerde dat de tweede vorm van zijn in feite niets was, omdat bewustzijn geen object van 31

bewustzijn kan zijn en omdat het geen essentie aan kan nemen. Deze opvatting werd de basis voor een filosofische stroming die het existentialisme heet. Boeddhisten hebben hun eigen denkbeeld over niets. Zij beoefenen een vorm van meditatie die ‘de basis van nietsheid’ wordt genoemd.

Hierin wordt de aandacht volledig gelegd op het concept niets. Er wordt geprobeerd het hoofd volledig leeg te maken van enige gedachte. Het slagen hierin wordt gezien als een deel van de boeddhistische verlichting.

basis van dit principe een theorie bedacht waarin ze beweren dat alles om ons heen eventueel niets is. Het volgende citaat van David Armstrong geeft de strekking van hun theorie het beste weer: “De eerste garantie is dat de wereld louter een wereld van eventualiteiten is. Echter zouden deze eventualiteiten ook niet hebben kunnen bestaan.

Dan zou het dus ook het geval kunnen zijn dat de totaliteit van eventualiteiten niet bestaat. Er zou eventueel nooit iets geweest kunnen zijn.” Deze ingewikkelde opvatting kan verduidelijkt worden met een gedachte experiment.

Stel een zakje knikkers voor. Elk van de knikkers zou uit het zakje gehaald kunnen worden. Dan zou ook een leeg zakje over kunnen blijven. In dit geval staat het zakje voor de wereld en zou er dus een lege wereld over kunnen blijven.

De knikkers zijn dan de objecten die opgebouwd zijn uit andere delen. Eventueel bestaan dus alleen de fundamentele deeltjes en is alles wat we zien slechts een verkeerde interpretatie van de werkelijkheid.

Een filosofische leer die over de mogelijke onbestaandheid van alles om ons heen gaat, wordt nihilisme genoemd, wat is afgeleid van het Latijnse woord nihil dat niets betekend.

Een tak van deze leer genaamd mereologische nihilisme stelt dat objecten niet bestaan. Iedereen weet wat een deel en een heel object is. Een bol is bijvoorbeeld opgebouwd uit twee halve bollen. Zo is elk heel object om ons heen opgebouwd uit delen. Men zal nooit een object tegenkomen dat niet is opgebouwd uit delen, of deel uitmaakt van een geheel. Zo is een wolk deel van een groter weersysteem en is deze wolk weer opgebouwd uit allemaal druppels water.

De enige objecten die niet opgebouwd zijn uit andere delen, zijn fundamentele deeltjes, zoals leptonen en quarks.

Wordpress

Niets is eindeloos

Aristoteles en Plato

Dit zijn als het ware de bouwstenen voor alles. Nu zijn er een aantal filosofen die beweren dat alle objecten die zijn opgebouwd uit andere objecten, niet bestaan. Deze theorie is gebaseerd op het idee dat al onze zintuigelijke waarnemingen niet waarheidsgetrouw hoeven te zijn. We kunnen bijvoorbeeld niet de kleinste bouwstenen zien waar alles uit is opgebouwd. Deze bouwstenen komen nooit op zo’n manier bij elkaar dat ze een nieuw object vormen. Ze zullen nooit iets anders samenstellen dan individuele deeltjes.

Dat betekent dat alle ‘objecten’ dus eigelijk niet bestaan.

Wij nemen ze slechts foutief waar. De bekende filosofen Gonzalo Rodriguez-Pereyra en Thomas Baldwin hebben op 32

Al met al lijkt het erop dat de zoektocht naar het raadselachtige niets nog niet ten einde is. Onder filosofen zal het altijd een fel bediscussieerd onderwerp blijven waarbij ieder zijn eigen mening heeft en er geen harde conclusie getrokken kan worden. Wiskundig gezien blijkt de definitie van niets redelijk eenvoudig, deze is namelijk gewoon nul.

Er kan dus gesteld worden dat niets in ieder geval deels te verklaren valt, al kunnen hier wel enkel oppervlakkige conclusies uit worden getrokken. Misschien weten boeddhisten al eeuwen wat niets precies is, maar hebben ze niet de mogelijkheid dit onder woorden te brengen voor de ‘niet-verlichte’ mens. De natuurkundigen zijn ver gekomen in hun eeuwenlange zoektocht naar ‘niets’ en er is steeds meer bekend. Wellicht zullen zij ons op een dag kunnen verlichten met het ware niets. Elke eeuw worden er weer nieuwe geniën geboren die ons een stapje dichterbij de ware betekenis van niets brengen. Natuurkundigen zoals Lawrence Krauss beweren dat je alle energie, massa en gravitatie krommingen van het universum bij elkaar op zou kunnen tellen en dat je dan uiteindelijk op nul ofwel, niets uit zou komen. In dat geval is het universum dus ontstaan uit niets, wat betekent dat ‘niets’ alles om ons heen is, en ‘alles’ dus eigenlijk niets is.

Ludo Hille Ris Lambers

A WORLD-CLASS COMPANY NEEDS WORLD-CLASS TALENT Working at Shell, you could be helping us tackle one of the great challenges facing our world today – meeting the energy demands of a fast growing global population.

Shell is a company of firsts, so we’re looking for fine minds that thrive on innovation. We need people who want to make a big difference – tackling global issues demands big thinking in every way.

Shell technology is at the heart of the world’s largest gas to liquids plant, Pearl GTL, helping meet growing demand for cleaner burning energy. Shell has also developed the world’s first floating liquefied natural gas facility to help unlock new energy reserves. We believe in making the most of resources whether that’s working to build a better energy future or encouraging people to achieve their potential.

So, no matter where you’re based within Shell, our graduate programme is designed to allow you to use your talents to the full on a range of major projects. We look to provide day to day responsibilities that will help you grow through experience; continuous learning is also an effective way to develop your strengths. To find out more about opportunities with Shell, visit www.shell.com/graduate Let’s deliver better energy solutions together.

Shell

Shell

Shell is an equal opportunity employer

Shell_Careers

| In het kort

Wonder Earth

Hoofdtransplantatie

Valeri Spinodov, de patient die de operatie zal ondergaan

Een man uit Rusland heeft zich als proefkonijn aangeboden voor de eerste hoofdtransplantatie bij een mens. De man lijdt aan een zeldzame spierziekte waardoor hij niet lang meer te leven heeft. De operatie zal uitgevoerd worden door de Italiaanse chirurg Sergio Canavero. Hij kondigde begin 2013 aan dat de technologie ver genoeg ontwikkeld is om een hoofdtransplantatie uit te voeren. De enige pogingen die tot nu toe gedaan zijn, waren met honden of muizen. Hier overleden de testsubjecten echter telkens binnen een paar dagen. Na de operatie moet het lichaam nog twee maanden in een kunstmatige coma gehouden worden. Critici vrezen dat de man een situatie tegemoet gaat die erger is dan de dood. Of dit hele proces een succes wordt valt dus ten zeerste te betwijfelen.

Thinkstock

Door zweet overdraagbare blijdschap

Zweet zegt meer over je dan gedacht

Uit een onderzoek aan de Universiteit Utrecht, gepubliceerd door het tijdschrift Psychological Science, blijkt dat mensen positieve emoties kunnen overgeven via hun zweet. In het onderzoek keken twaalf mannen naar filmpjes die blijdschap of angst opwekten. Gedurende het kijken hielden ze een kussen onder hun oksel dat zweet absorbeerde.

Na afloop volgde er een blinde proef met 36 vrouwen. Op hun hoofd werden speciale elektrodes bevestigd waarmee gezichtsuitdrukkingen werden gemeten. Bij het ruiken aan het blije zweet werden de spieren die nodig zijn voor een oprechte glimlach vaker aangespannen. Of blijdschap door zweet ook bewust is over te dragen, is nog maar de vraag.

De proefpersonen voelden zich namelijk niet blijer na het uitvoeren van de reukproef.

A-z Animals

Taal van gibbons ontcijferd

Twee gibbons in een dierentuin 34

Naast bijvoorbeeld het Frans, Chinees, Thaïs of Arabisch kunnen we tegenwoordig ook communiceren in de taal van gibbons. Onderzoekers hebben in Thaische jungle met speciale geluidsapparatuur de ‘hoe’ kreten van gibbons opgenomen en geanalyseerd. Microfoons die op allerlei plekken rondom een kolonie waren geplaatst, namen de kreten op die gibbons in verschillende situaties naar elkaar riepen. Het bleek dat de dieren hele specifieke kreten hebben voor bepaalde situaties. Onderzoekers ontdekten dat voor bijvoorbeeld een tijger een andere ‘hoe’ was dan voor een roofvogel. Ook zijn de onderzoekers erachter gekomen dat de stem van gibbons bij de twee geslachten andersom is ontwikkeld dan bij mensen. De mannetjes brullen met hoge kreten en de vrouwtjes met lage.

Afgelopen maart zijn de speculaties voor een ruimtestation in het Verenigd Koninkrijk bevestigd. Het station moet in 2018 operationeel zijn, klaar om zowel internationale vluchten als commerciële ruimtevaart te ondersteunen.

Waar het station gebouwd zal worden is nog onbekend, er zijn echter al wel vijf potentiële locaties bekend in het Verenigd Koninkrijk. De bouw van de ruimtehaven gaat ervoor zorgen dat het Verenigd Koninkrijk vooraan zal staan op de commerciële ruimtevaart. Het idee is dat uiteindelijk bedrijven zoals SpaceX aan worden getrokken, die vanaf de ruimtehaven hun projecten kunnen lanceren. Ook beweren bedrijven die zich met de constructie bezig houden, dat veel snellere internationale vluchten dan bij de concurrentie aangeboden kunnen worden.

UK Space Agency

Eerste ruimtehaven in Europa

Een impressie van het toekomstige complex

Hoe zou het zijn als mensen net als vissen onder water kunnen ademen zonder dat ze daarvoor grote luchttanks moeten dragen? In oktober 2014 ontdekten onderzoekers een kristal dat zuurstof kan opslaan en later weer kan afgeven. Het kristal kan zuurstof uit lucht en water onttrekken, waardoor een duiker aan slechts een paar korreltjes genoeg heeft om een aantal uur onderwater te verblijven. De kristallen kunnen bovendien goed van pas komen bij longpatiënten, die anders grote apparaten ter luchtvoorziening nodig hebben in het dagelijks leven.

Voordat de mens als een vis kan ademen met deze korrels, zijn nog wat aanpassingen nodig. De voornaamste reden is dat mensen niet puur zuurstof ademen maar een mengsel van zuurstof en verschillende andere gassen.

Reinoud van Leeuwen

Ademen onder water

Ademen onder water is dichterbij dan ooit

De Zwitserse universiteit Lausanne heeft een nieuwe, supersnelle robotarm ontwikkeld. De robotarm, vernoemd naar de universiteit, heeft een hele snelle grijpreflex. In vijf milliseconden kan de Lausanne een voorwerp dat naar hem toegegooid wordt uit de lucht grijpen. Dit is ongeveer vijftig keer zo snel als de gemiddelde mens. Dankzij de unieke software die de arm aanstuurt is de robotarm niet alleen erg snel, maar ook zelflerend. De robot heeft door heel vaak proberen, zichzelf aangeleerd hoe hij een bal kan vangen. De universiteit van Lausanne is niet de enige die een razendsnelle robotarm heeft ontwikkeld. De robotbouwer KUKA Robotics nodigt professionele tafeltennissers uit voor een duel tegen hun robotarm om de reactiesnelheid van de robot aan te tonen.

KUKA Robotgroup

Snelle robotarm

KUKA speelt tegen duits kampioen Timo Boll 35

European Space Agency

Gevaarlijk ruimtepuin De hemel lijkt op het eerste gezicht wijd en leeg. Er zweven echter veel objecten boven ons.

Misschien zijn er wel te veel.

In de afgelopen vijftig jaar is er veel veranderd in de geostationaire zone die de aardbol omringt. Van een paar verdwaalde brokken steen, naar een hemel vol met apparatuur die onze huidige samenleving voorziet van informatie en dataverkeer. In 1957 werd een metalen bol met een diameter van 58 centimeter in een baan om de aarde gebracht.

Dit was de door de Sovjet-Unie geproduceerde Sputnik-1, de eerste door mensen gemaakte satelliet. Deze was een kort leven beschoren, na 21 dagen was de batterij op en na drie maanden verbrandde het apparaat in de atmosfeer.

Inmiddels, bijna zestig jaar later zweven er zo’n 3 700 satellieten in een baan om de aarde. Deze variëren in grootte en gewicht van de nog geen anderhalve kilo zware Vanguard I tot het 450 ton wegende ISS. Alle satellieten in deze baan om de aarde vervullen een belangrijke taak in ons dagelijks leven. Sommige satellieten dienen ter onderzoek, zoals de ruimte verkennen. Anderen hebben een belangrijk aandeel op het gebied van dataverkeer. Ook de moderne navigatie 36

en weersvoorspelling zijn grotendeels afhankelijk van satellieten. Gelukkig gaan satellieten al een stuk langer mee dan de Sputnik-1. Deze werden namelijk snel zelfvoorzienend op het gebied van energie. De meesten maken gebruik van zonnepanelen en er zijn zelfs experimenten geweest met kernenergie als aandrijving voor satellieten.

Hierdoor blijven satellieten veel langer functioneren. De GOES-3 is gelanceerd in 1978 als weersatelliet en bewijst al meer dan 35 jaar trouwe dienst. Deze wordt vandaag de dag nog steeds gebruikt als communicatiesatelliet. Toch gaat elke satelliet op een gegeven moment kapot. Dit is inmiddels al vaak gebeurd, van de circa 3 700 die om de aarde zweven zijn er maar 1 100 functionerend.

Ruimteschroot

De satellieten die afgedankt of kapot zijn zweven ongecontroleerd in een baan om de aarde. Deze worden gerekend tot de categorie ‘space debris’, in het Nederlands ruimteschroot genoemd. Er zweven naast deze afgedankte en kapotte satellieten ook andere objecten van significante grootte mee. Afgeworpen voortstuwingsmotoren en bij ruimtewandelingen verloren gereedschap zijn hier voorbeelden van. Stuk voor stuk objecten met een grootte waar de moderne detectieapparatuur geen moeite mee heeft ze in kaart te brengen en vervolgens de baan van vast te stellen. Echter beperkt het ruimteschroot waarmee de ruimtevaart te maken krijgt zich niet tot enkele duizenden

European Space Agency

objecten. Satellieten blijven niet altijd intact. Onderdelen raken los of ze vergaan compleet. In februari van dit jaar, ontplofte een twintig jaar oude militaire satelliet van de Verenigde Staten, waarschijnlijk is een defecte batterij de oorzaak. Uit een satelliet kunnen dan in één klap duizenden stukken aan ruimteschroot ontstaan. In de jaren zeventig en begin jaren tachtig hebben de Verenigde Staten en de Sovjet-Unie zelfs ruimteafweersystemen getest op satellieten, die afgedankt waren. Zelfs in 2007 heeft China nog een raketsysteem getest op een oude weersatelliet waarbij meer dan tweeduizend nieuwe stukken ruimteschroot ontstonden. Toch lijken dit acceptabele getallen, de ruimte is immers verschrikkelijk groot. Echter is in de afgelopen jaren een schokkende trend waargenomen. De hoeveelheid ruimteschroot die om de aarde zweeft, is aan het toenemen op een exponentiele manier.

Een inslaggat door een stuk van 0,64 centimeter

Het Kessler-effect

Ruimteschroot is onstuurbaar, het zweeft in een fluctuerende baan om de aarde. Dit komt door de zwaartekracht van de aarde, de zon en de maan. Hoewel er meer dan genoeg ruimte rondom de aardbol is, blijft er een kans aanwezig dat een stuk puin in zijn baan om de aarde het pad kruist van een ander stuk. In dit geval creëert een botsing een berg nieuwe brokstukken, die hun weg daarna weer vervolgen. Deze kans lijkt klein, maar er hoeven maar genoeg objecten in een baan om de aarde te zweven om dit waarschijnlijk te maken. De mensheid heeft een opzetje gegeven om deze kans aannemelijk te maken. Er zijn door mensen immers allerlei objecten, zowel gecontroleerd als ongecontroleerd, in een baan om de aarde gebracht.

Dit effect omtrent de botsingen tussen ruimteschroot staat bekend als het Kessler-effect, naar de Amerikaanse wetenschapper Donald J. Kessler. Het angstaanjagende van het Kessler-effect is het exponentiële karakter ervan.

Naarmate er meer botsingen plaatsvinden zijn er meer en

Wist je dat...

bij een ruimtewandeling de kans op een botsing tussen een astronaut en een dodelijk deeltje 1 op 31 000 is?

Een deeltje vanaf twee millimeter doorsnede is al dodelijk en zal dwars door de astronaut heen vliegen.

Deze kans wordt groter met de dag en daardoor is elke ruimtewandeling gevaarlijker dan de vorige.

kleinere brokken schroot te vinden in de ruimte. Hierdoor wordt de kans logischerwijs groter dat deze nieuwe brokken elkaar vinden en opnieuw meer schroot creëren. Deze ontwikkeling leidt tot schrikbarende getallen. Het aantal brokstukken groter dan tien centimeter bedraagt inmiddels meer dan twintigduizend. NASA heeft een dagtaak aan het in kaart brengen en volgen van al deze brokken. Zij doet dit tot brokstukken ter grootte van ongeveer een knikker.

Inmiddels zijn dat er al vijfhonderdduizend. Over het aantal kleinere deeltjes kunnen enkel schattingen gedaan worden.

Volgens de modellen kunnen de aantallen oplopen tot in de miljoenen, zo niet miljarden.

Gevaar voor de ruimtevaart

Het probleem voor de ruimtevaart is de schade die het schroot kan veroorzaken. Dit komt met name door de enorme snelheid waarmee ruimteschroot om de aarde cirkelt. Dit is afhankelijk van de afstand tot de aarde, maar deze varieert van drie tot acht kilometer per seconde. Het is begrijpelijk dat met deze snelheden een moertje kan veranderen in een vernietigend projectiel. De grotere objecten kunnen bij een inslag een satelliet in één klap verwoesten.

In 2009 werd de eerste grote vernietiging van satellieten geregistreerd. De communicatiesatelliet Iridium 33 werd getroffen door de al veertien jaar niet meer werkende Kosmos-2251. In één klap waren we een waardevolle satelliet armer en was de baan om de aarde meer dan tweeduizend stukken schroot rijker. Naast de constante dreiging van de grotere brokstukken bestaat er nog altijd de enorme hoeveelheid kleine deeltjes. Waar de grotere stukken op de voet gevolgd worden door de NASA en waar de baan van grote satellieten en het ISS op afgestemd kan worden, kan dat niet bij de ontraceerbare kleine stukjes.

Denk aan verfschilfers en druppeltjes koelvloeistof die bevroren zijn. De beplating van de meeste satellieten beschermt in principe tegen deze dingen. Wanneer dit er niet een paar, maar duizenden zijn, resulteert dit echter in een effect vergelijkbaar met een zandstraal. De levensduur van satellieten wordt aanzienlijk verkort door de continu 37

Texas A&M University

optredende erosie. Verder zijn er een aantal kwetsbare maar essentiële onderdelen die zich aan de buitenkant van satellieten en het ISS bevinden. Onderdelen zoals telescoopvizieren, antennes, meetapparatuur en zonnepanelen zijn extra kwetsbaar. Daarnaast kunnen er grote gevolgen voor de bemande ruimtevaart zijn. NASA hanteert strikte veiligheidsnormen en die zijn bij een bemande ruimtevlucht erg hoog. Bij een kans van een op honderdduizend op een botsing met een groter brokstuk wordt het ISS verplaatst, mits de op dat moment uitgevoerde missie hierdoor niet gehinderd wordt. Vanaf een kans van een op tienduizend op een botsing met een stuk schroot wordt het ISS altijd verplaatst. Nog gevaarlijker is het lanceren van ruimtevaartuigen, die dwars door de ring van schroot moeten vliegen.

Deze zijn nog kwetsbaarder en millimeters kleine ontraceerbare stukjes kunnen al destructieve gevolgen hebben voor gevoelige onderdelen. Ruimteschroot vormt een groot gevaar voor de bemande ruimtevaart en zelfs voor de ruimtevaart in zijn geheel als niet snel actie ondernomen wordt.

De Sling-Sat, een satelliet gemaakt om het schroot op te ruimen

Oplossingen voor ruimteschroot

Inmiddels zijn er strenge richtlijnen voor het afdanken van satellieten. Satellieten die het eind van hun leven naderen worden of naar een rustige baan om de aarde geleid, of op een gecontroleerde manier verbrand in de atmosfeer.

Echter is het verontrustende aan de hele situatie dat het zogenaamde ‘tipping point’ volgens veel experts al bereikt is. Enkel voorkomen heeft geen zin meer op dit moment en het Kessler-effect is dus niet meer te stoppen met preventieve maatregelen. Wetenschappers opperen zelfs al dat het gebied om de aarde, wat op dit moment gebruikt wordt voor bijna alle ruimtevaart en satellieten, als verloren beschouwd kan worden binnen afzienbare tijd. Er dient snel gefocust te worden op nieuwe oplossingen. Op dit moment wordt er onderzoek gedaan naar andere typen satellieten, die op hogere of juist lagere banen kunnen opereren buiten 38

de drukste zone. Verder kunnen nieuwe satellieten sterker en behendiger worden gemaakt en op die manier het schroot weerstaan en ontwijken. Er wordt zelfs onderzoek gedaan naar meer futuristische oplossingen, zoals ruimteschepen die voorzien van lasers of elektromagnetische netten het ruimteschroot proberen op te ruimen.

In ieder geval is tijd de belangrijkste factor in dit probleem.

Met elke seconde en elke botsing groeit de hoeveelheid schroot en daarmee de kans op een botsing van een groter kaliber. Het is duidelijk dat er tegelijk binnen verschillende soorten opties gezocht moet worden, aangezien de mensheid erg afhankelijk is van satellieten dezer dagen. Een versnelling van het Kessler-effect zou desastreuze gevolgen kunnen hebben voor de ruimtevaart en zelfs het dagelijks leven. Echter liggen politieke, financiële en militaire motieven in de weg. Satellieten zijn, zelfs als ze defect zijn, het eigendom van het land dat ze heeft geproduceerd. Het onderzoek naar en de bouw van opruimingsschepen of alternatieve satellieten is duur en landen ruimen niet graag andermans troep op tegen die prijs. Bovendien hebben ruimteschepen die oude satellieten kunnen opruimen, ook de capaciteit om de werkende uit de lucht te halen en de grootmachten zijn daarom argwanend tegenover elkaar.

De huidige situatie is in elk geval zorgelijk. Omdat de ruimte niet tot een specifiek land behoort is het lastig om collectief aan een oplossing te werken. Bovendien zijn er onduidelijke richtlijnen en slechte internationale afspraken.

Dit kan resulteren in situaties zoals de rakettest van China, waarbij de totale hoeveelheid ruimteschroot met een enorm aantal nieuwe onderdelen toenam. Nog een paar van dit soort acties en onze toekomst in de ruimtevaart komt ernstig in gevaar. De tijdsdruk die achter dit probleem zit is vele malen hoger dan de gemiddelde persoon door heeft. Veel mensen weten zelfs helemaal niet van het probleem en de gevolgen die een escalatie van de hoeveelheid puin kan hebben, ondanks de ernst ervan. Daarnaast staat het onderzoek naar nieuwe oplossingen nog in de kinderschoenen. Gezamenlijk moet de internationale gemeenschap tot oplossingen komen, anders kan in de nabije toekomst de ruimtevaart zoals men die nu kent zomaar tot de verleden tijd gaan behoren.

Tjeerd Zondag

CAREER

DARE TO DISCOVER THE BEST YEARS OF YOUR LIFE...

. . . AT D A M E N , Y O U C A N S T E E R Y O U R O W N C O U R S E Right from the first day that you join our company, you’ll be given the freedom and responsibility to chart your future course with us. Whether it’s about your part in the Damen Business Course, an internship or graduation project or your first career step at one of our yards worldwide. We’ll be there to help you discover your abilities and put them to maximum use.

Check our website www.damen.com/career or contact us to start your future best years at Damen.

career We take pride in enabling your Kommer Damen DAMEN.COM/CAREER TU Delft - HR 200x265mm.indd 1

01-05-15 10:20

The Royal Society

Schoon schip met Albedo Yachts Een mooi wit strand met een blauwe zee en stralend zonnetje, het ideale vakantieplaatje. Om het mooie witte strand en schone water te behouden moeten we wellicht een beetje zonlicht opofferen.

Steeds meer reclames gaan over duurzame producten, milieuvriendelijke organisaties en groene energie. Ook moeten grote bedrijven hun rechten op de uitstoot van CO2 afkopen. Dit alles om het bewustzijn rondom het milieu en het behoud van de aarde te vergroten. Op dit moment belast de bevolking de wereld te veel, waardoor ze langzaam onleefbaar wordt. Het gaat echter nog even duren voor de zeven miljard mensen die nu op aarde rondlopen, zich bewust worden van het stempel dat ze achterlaten op hun leefomgeving. Voordat alle consumenten bewust duurzame producten kopen en elke multinational zich braaf aan alle regels houdt, kan het wel eens te laat zijn.

40

Geo-engineering

Snelle, effectieve oplossingen voor het versterkt broeikaseffect lijken uit abstracte, futuristische films gegrepen. De oplossingen komen echter uit de geo-engineering. Geoengineers richten zich op het beïnvloeden en manipuleren van natuurlijke processen op wereldschaal, een voorbeeld hiervan is het klimaat. Zo richten ze zich ook op het zoeken naar een oplossing voor het versterkt broeikaseffect. Er zijn ideeën om alle dakbedekking en wegen te maken met een steensoort die CO2 opneemt bij verwering, zoals olivijn of serpentijn. Ook is er geopperd om aluminiumsnippers de atmosfeer in te schieten zodat deze het zonlicht reflecteren.

Er zijn nog tientallen andere ideeën bedacht, meer en minder uitvoerbaar. Er zijn bijvoorbeeld wetenschappers die in plaats van aluminium, lenzen de ruimte in willen schieten, tornado’s op willen wekken om elektrische stroom te produceren, vulkaanuitbarstingen willen nabootsen om de aarde af te koelen, kunstmatige bomen CO2 op laten nemen en ga zo maar door. Een van de meest bizarre oplossingen is het werpen van boombommen. Deze bommen verspreiden allemaal plantjes en planten zo nieuwe bomen, als ze afgevuurd worden. De bomen moeten de grote hoeveelheid CO2 uit de lucht opnemen en omzetten in onder andere zuurstof. De bommen zijn al eens ingezet bij het herbebossen na natuurrampen, er was alleen niet echt een duidelijke invloed op het CO2 gehalte. Er zijn echter duidelijke redenen om deze ideeën niet uit te voeren. Er is bijvoorbeeld nooit

genoeg olivijn en serpentijn voor alle daken en wegen.

Daarnaast is de kans groot dat de aarde te koud wordt en een nieuwe ijstijd in gaat, als er aluminium of lenzen de ruimte in geschoten wordt en het blijkt te veel te zijn.

Een bijzondere, maar plausibele oplossing is al in 1999 bedacht door Jonathan Latham van het National Centre for Atmospheric Research in Boulder, Colorado. Hij bedacht de zogenaamde Albedo Yachts. Dit zijn onbemande boten die via satellieten bestuurd worden. Ze varen rond en verstuiven zeewater tot grote hoogte om wolken te creëren. Deze wolken reflecteren een deel van de zonne-energie, dit zorgt er voor dat de aarde minder opwarmt.

Dit idee is gebaseerd op het Albedo-effect. Dit effect hangt samen met de energie in- en uitvoer van de aarde. De zon voert energie toe aan de aarde. Een deel hiervan wordt door de atmosfeer weerkaatst en bereikt nooit het aardoppervlak, het andere deel warmt de aardkorst op en straalt vervolgens weer terug de atmosfeer in. De atmosfeer werkt isolerend door de gassen die de straling terugkaatsen naar de aarde. De atmosfeer kaatst nauwelijks zonne-energie terug door de golflengtes van deze straling. De straling die van de aardkorst afkomt heeft daarentegen een golflengte die wel weerkaatst kan worden door de atmosfeer. De broeikasgassen hebben een groot aandeel in de isolerende werking van de atmosfeer. Alle extra uitstoot van deze gassen, door bijvoorbeeld fabrieken en auto’s, veroorzaakt het versterkt broeikaseffect. Wolken hebben eenzelfde isolerend effect, maar reflecteren ook de energie die van buitenaf komt. Dit komt doordat de wolken vanuit de ruimte gezien grote witte vlakken zijn en witte voorwerpen weerkaatsen licht. Het laatste effect vormt samen met de reflectie door andere witte oppervlakten, zoals ijskappen, het Albedo-effect, dat vele malen groter is dan de isolerende werking van de wolken. Het Albedo-effect van een ijskap of wolk wordt uitgedrukt in albedo. Door het reflecterend oppervlak te vergroten, komt er minder energie bij de aarde en warmt deze minder op. Het vergroten van de ijskappen wordt moeilijk, wolken maken lijkt echter wel een goede mogelijkheid.

Spraysysteem

Volgens berekeningen zou, met een vloot van ongeveer vijftienhonderd boten, iedere boot dertig liter zeewater per seconde de lucht in moeten schieten. De druppelgrootte moet tussen de 0,8 en 2 micrometer liggen en alle druppels hebben dezelfde grootte nodig. Dit is om te voorkomen

Royalty Free Stock Photos

Albedo Yachts

Energiebalans van de Aarde

dat ze tot grotere druppels gaan samenklonteren. Dit zou regen boven de schepen kunnen veroorzaken waardoor de wolken meteen weer verdwijnen en het effect teniet doen.

Het maken van een grote hoeveelheid druppeltjes met dezelfde minieme afmetingen blijkt een grote uitdaging.

Op dit moment werkt een team van wetenschappers onder leiding van Armand Neukermans in de Verenigde Staten aan een geschikt spraysysteem.

Het idee om voor de Albedo Yachts zeewater te gebruiken komt van het ‘Twomey effect’. Dit houdt in dat het vergroten van het aantal druppels binnen een wolk ook het totale oppervlaktevan de wolk vergroot, en daarmee ook de albedo van de wolk. Daarnaast vergroot het aantal druppels de levensduur van de wolk. De zoutdeeltjes in het zeewater zullen optreden als nieuwe condensatiekernen.

Water condenseert nooit zomaar. Het heeft een vast deel nodig om op te condenseren, zoals een raam of in dit geval een zoutdeeltje. Met de hoeveelheid zoutdeeltjes in zeewater ontstaan er daardoor heel veel druppels. Zo worden er wolken gecreëerd met een extra hoog albedo, dit zorgt voor een nog beter effect.

De reacties onder wetenschappers zijn gemengd. De Albedo Yachts worden gezien als de meest kansrijke oplossing voor het versterkt broeikaseffect. Er is ook een aantal wetenschappers, waaronder Andy Jones van het Hadley Center for Climate Prediction and Research, dat vreest dat het creëren van wolken invloed gaat hebben op het huidige weersysteem. Zo zou het zuidelijk deel van de Atlantische Oceaan kunnen afkoelen, wat tot minder verdamping van oceaanwater leidt, wat op zij beurt weer tot minder re41

genval boven het tropisch regenwoud leidt. Het verandert dan langzaam in een woestijn, waardoor de ‘longen van de wereld’ afsterven en er veel CO2 vrijkomt. Dit helpt ons van de regen in de drup.

Wist je dat...

Anton Flettner de Flettner rotors al in het begin van de twintigste eeuw heeft uitgevonden? Er zijn toen verschillende schepen gebouwd met Flettner rotors als aandrijving. Toch waren ze niet efficient genoeg om te concureren met conventionele motoren.

Latham heeft dit weten te weerleggen. Als de wolken ver genoeg uit de kust worden gemaakt, zullen ze geen effect hebben op het huidige klimaatsysteem. Er zijn daarentegen ook wetenschappers die beweren dat het creëren van wolken de regenval alleen zal laten toenemen, als het al een effect zou hebben op het klimaat. Volgens Latham is de grootste uitdaging het ontwerpen van een boot die daadwerkelijk autonoom jaren rond kan varen en water in hele kleine druppeltjes kan verstuiven om ze vervolgens één kilometer de lucht in te schieten.

Daarnaast zijn ze veiliger in bijvoorbeeld een orkaan dan conventionele zeilen. De buizen dienen ook als goede behuizing voor de verstuivers van het zeewater. Door de rotors worden de schepen wel topzwaar, daarom zijn de Albedo Yachts in de meeste ontwerpen multiheuls. Dit zijn boten met meerdere rompen, zoals een catamaran.

Aandrijving

Clean Technika

Een van de wetenschappers uit Lathams team, Salter, heeft een ontwerp voor de boten uitgewerkt. Salters boten varen op windenergie, om kosten en brandstof te besparen. In plaats van de gebruikelijke windaandrijving, zeilen, maakt hij gebruik van Flettner rotors. Dit zijn draaiende buizen die een beetje lijken op bovenmaatse masten. Doordat de buizen onder invloed van de wind draaien ten opzichte van hun omgeving, de lucht, ontstaan er twee krachten. Zo ontstaat er niet alleen weerstand, in de tegenovergestelde richting van de beweging, maar ook lift. De lift staat loodrecht op de bewegingsrichting, aan de zijde van de rotor waar de relatieve snelheid van de lucht en het oppervlakte van de rotor het kleinst is. Dit is de kant waar de hoeksnelheid in dezelfde richting staat als de luchtstroom langs de rotor. Dit fenomeen heet ook wel het Magnus effect en is al in 1852 aangetoond door de Duitse Natuurkundige Heinrich Magnus. Een bijkomend voordeel van de Flettner rotors is dat ze eenvoudig bestuurbaar zijn met een boordcomputer.

Een schip met Flettner rotors als aandrijving 42

Het grote voordeel van Albedo Yachts boven de andere oplossingen uit de geo-engineering is dat deze oplossing relatief goedkoop is. De kosten voor de testvloot die Latham het water op wil sturen in de komende vijfentwintig jaar liggen rond de negen miljard dollar. Voor bijvoorbeeld het afschieten van aluminium in de atmosfeer is dat echter al rond de 395 miljard dollar. Daarnaast is het effect van de Albedo Yachts, in tegenstelling tot dat van andere initiatieven, omkeerbaar. Als mocht blijken dat het Albedo-effect te groot wordt en de aarde te koud, kan er een aantal boten van het water gehaald worden. Aluminium uit de ruimte ‘opvegen’ is echter niet zo eenvoudig.

Alles bij elkaar lijkt het een goede oplossing. Het is een haalbaar concept, relatief goedkoop en eventueel omkeerbaar. Dit alles gaat voor veel van de anderen ideeën niet op.

Als de Albedo Yachts gaan varen, kunnen wij doorgaan met reilen en zeilen zoals we het nu doen. Onze verkwistende en vervuilende levensstijl kan nog iets langer verdragen worden door de aarde, zonder desastreuze gevolgen. Wel zijn we slechts symptomen aan het bestrijden. De Albedo Yachts nemen de broeikasgassen niet weg en ruimen de aarde niet op. Wellicht moeten de Albedo Yachts dan ook gezien worden als iets dat extra tijd schenkt. Extra tijd om iedereen bewust te maken van duurzame producten, milieuvriendelijke organisaties en groene energie, zodat we met een schone lei kunnen beginnen.

Nina Ruig

Paul Bourke

De Mandelbrotverzameling Wie wel eens een Romanesco heeft gegeten, heeft zich er vast over verwonderd. De groente bestaat uit toppen, die lijken op de groente zelf. Deze vormen heten fractals en komen vaker voor dan je denkt.

Fractal

Een fractal is een meetkundige figuur die opgebouwd is uit vormen die lijken op de figuur zelf. Het maakt niet uit op welke schaal je de figuur bekijkt, overal kom je dezelfde vormen tegen. De natuur zit vol met fractals. Als er wat beter gekeken wordt naar bijvoorbeeld een rivier, dan is te zien dat de zijrivieren erg veel lijken op de rivier waar ze op uitkomen. Ook tonen de beekjes die op zijrivieren uitkomen weer gelijkenissen met de zijrivieren die op de hoofdrivier uitkomen. Kustlijnen, bergen, wolken, schelpen en vruchten kunnen allemaal beschouwd worden als fractal, aangezien de zelfgelijkende patronen op iedere schaal voorkomen.

Benoît Mandelbrot

De huidige interesse naar fractals is vooral te danken aan de Franse wiskundige Benoît Mandelbrot. Hij studeerde wiskunde aan de École Polytechnique in Parijs, waar hij later ook promoveerde, en aan Caltech. Na zijn studie is Mandelbrot in 1958 gaan werken bij IBM waar hij zich bezighield met zeer uiteenlopende onderwerpen waaronder stromingsleer, economie en informatietheorie. Tijdens zijn onderzoek raakte hij ervan overtuigd dat de onderwerpen die hij bestudeerde allemaal vergelijkbare achterliggende principes hadden, namelijk recursieve structuren. Om deze structuren verder te onderzoeken bedacht hij het begrip ‘fractal’ en beschreef hij in het boek: Fractals: Form, chance and dimension zijn ideeën. In 1979 ging hij tijdelijk met verlof van IBM en bracht die tijd door als gastdocent aan de Harvard University. Daar deed hij onderzoek naar fractals, die beter bekend zijn als Juliaverzamelingen. Hier gebruikte hij voor het eerst een computer om Juliavergelijkingen af te beelden. Tijdens zijn onderzoek naar de Juliaverzamelingen ontdekte hij de Mandelbrotverzameling.

Koch-kromme

Om het concept van een fractal wat duidelijker te maken is het handig om eerst een simpelere variant uit te leggen, namelijk de Koch-kromme. Meer dan honderd jaar geleden, in 1904 om precies te zijn, werd deze lijn beschreven door de Zweedse wiskundige Helge von Koch. De kromme 43

ontstaat door een lijnstuk te nemen, het stuk tussen een derde en twee derde van de lengte weg te nemen en te vervangen door twee zijden van een gelijkzijdige driehoek.

Door dit proces steeds te herhalen ontstaat de onderstaande figuur. In totaal is de lengte van de lijn dus een derde groter geworden. Na n iteraties is de lengte van de lijn vier derde tot de macht n keer zo groot worden. Dit betekent dat de limiet van de lengte van de lijn oneindig is. Naast de Koch-kromme bestaat er ook nog de Koch-sneeuwvlok.

Deze ontstaat door hetzelfde principe toe te passen op een gelijkzijdige driehoek. Het resultaat hiervan heeft veel weg van een sneeuwvlok.

Wist je dat...

zonder computers het 端berhaupt niet mogelijk zou zijn geweest om de Mandelbrotverzameling weer te geven?

Zelfs voor een lage resolutie afbeelding zijn al miljoenen berekeningen nodig.

De wiskundige notatie voor de bewerkingen die worden uitgevoerd staat hieronder genoteerd:

De Koch-kromme met verschillend aantal iteraties

De Mandelbrotverzameling

De fractal is een verzameling van complexe getalen die te bepalen is door middel van een bepaalde herhaaldelijke wiskundige bewerking, deze wordt toegepast op een complex getal c. De bewerking bestaat uit twee stappen, namelijk ten eerste het kwadrateren van het complexe getal en ten tweede het oorspronkelijke getal c bij het berekende kwadraat optellen. Door deze twee stappen te herhalen blijken er twee soorten complexe getallen te zijn. De ene soort levert een zogenaamde ongebonden sequentie op. Bij deze sequentie worden de uitkomsten steeds groter naarmate er meer iteraties zijn geweest.

Een voorbeeld van een getal dat een ongebonden sequentie oplevert is c = 2 + 0i, de reeks uitkomsten ziet er als volgt uit: 2, 6, 38. Na drie iteraties is al duidelijk dat de uitkomst van deze bewerking richting oneindig gaat. De andere soort zijn de getallen die een gebonden sequentie opleveren. Hoe vaak de bewerkingen ook herhaald worden, de uitkomsten hiervan zullen tussen bepaalde waarden blijven. Een voorbeeld van een dergelijk getal is c = -2 + 0i, het kwadraat hiervan is 4, opgeteld bij de -2 levert 2 op.

44

De Mandelbrotverzameling is niets meer dan een aantal complexe getallen in een figuur. Als de bovenstaande bewerking herhaaldelijk op een getal c wordt uitgevoerd, gaat de uitkomst of naar oneindig of blijft de uitkomst in de buurt van de oorsprong. Omdat ieder getal beschouwd kan worden als een punt in het complexe vlak, is het mogelijk om met de computer een grafische weergave te genereren van de Mandelbrotverzameling. Dit wordt gedaan door het complexe vlak te verdelen in een rooster en vervolgens te kijken of het getal in het midden van het vierkant tot de Mandelbrot verzameling behoort of juist niet.

In de praktijk liggen deze getallen allemaal binnen een cirkel met een straal van twee en als middelpunt de oorsprong. Het merkwaardige hieraan is de vorm van de figuur waarbinnen de hele Mandelbrotverzameling valt. Deze is in onderstaande afbeelding zwartgekleurd.

Dkiel

Danspria

1) z0= 0 2) zn+1= zn2 + c

De Mandelbrotverzameling

De grenzen van de figuur zijn het meest interessant. Deze bestaan namelijk uit vormen die beschouwd kunnen worden als fractals. De cirkel links van de card誰ode komt oneindig vaak voor als er wordt ingezoomd op de x-as.

Afgezien van de aparte vormen zijn er ook verschillende kleuren te zien. De gekleurde gebieden vallen buiten de Mandelbrotverzameling maar zijn juist interessant. De verschillende kleuren zeggen iets over het aantal iteraties dat er nodig is voordat een getal een ongebonden sequentie oplevert. Als er wordt ingezoomd op de randgebieden van de Mandelbrotverzameling worden snel locaties zichtbaar waar honderden of zelfs duizenden iteraties nodig zijn voordat is vastgesteld dat ze ongebonden zijn.

Wat verder interessant is aan de Mandelbrotverzameling is de onvoorspelbaarheid van de figuur. Er is totaal niet te voorspellen of er rond een bekend getal c, andere getallen liggen die net als c wel of niet tot de verzameling behoren.

Dit is terug te zien in de figuur doordat de kleuren een bijzonder verloop hebben. Via de meest bijzondere vormen gaan de kleuren namelijk in elkaar over. Ook is het af te leiden uit de wiskundige notatie van de verzameling. Als een complex getal namelijk gekwadrateerd wordt, heeft het reële deel invloed op de uitkomst van het complexe deel en vice versa. Dit verklaart ook waarom complexe getallen zich op een ‘complexe’ manier gedragen.

Bij visualisaties van de figuur wordt altijd ingezoomd op de grenzen van de verzameling. De kleuren zeggen, zoals al eerder genoemd, iets over het aantal iteraties dat nodig is voordat het gedrag van een bepaald getal duidelijk is.

Vaak zie je bij dit soort animaties steeds dezelfde kleuren terugkomen. Stel dat er 147 kleuren gebruikt worden en er wordt begonnen met een groene kleur, dan gaan deze geleidelijk in elkaar over en wordt er na 147 en ook na 294 iteraties weer dezelfde groene kleur gebruikt. Iedere kleur die wordt gebruikt gaat de figuur een keer helemaal rond.

Wat dat betreft zijn de kleuren het beste te vergelijken met de isobaren rond een luchtdrukgebied.

Eilanden

Als er voldoende ingezoomd wordt op de randen van de figuur komt men op een gegeven moment figuren tegen die lijken op de ‘originele’ figuur. Benoît Mandelbrot zelf noemde deze figuren eilanden. Het is aangetoond dat de eilanden allemaal met elkaar verbonden zijn. Echter zijn vanwege de complexiteit van de figuur de dunne lijnen die de eilanden met elkaar verbinden nooit zichtbaar, ongeacht hoeveel er ingezoomd wordt. De enige lijn die wel zichtbaar is ligt op de negatieve x-as en loopt tot aan -2. In de afbeelding op de pagina hiernaast is zowel een eiland als de lijn tot aan - 2 duidelijk te zien.

Xander Henderson

Waarom zo interessant

Een vergroting van de Mandelbrotverzameling

Fractals in de praktijk

Dat fractals mooie afbeeldingen kunnen opleveren en heel erg ingewikkeld kunnen zijn is inmiddels wel duidelijk, maar fractals zijn meer dan dat. Een voorbeeld van een toepassing van fractals is beeldcompressie. In de jaren tachtig is er een methode ontwikkeld om in afbeeldingen groepen pixels te zoeken die lijken op andere groepen pixels. Tijdens het comprimeren wordt vastgelegd hoe de ene groep uit de andere bestaat. Op deze manier kunnen digitale bestanden tot wel 35 keer verkleind worden. Een wat meer tot de verbeelding sprekende toepassing is het maken van kabels voor onder andere bruggen en skiliften.

Hierbij begint men met een paar dunne kabels die om elkaar gewikkeld worden waardoor nieuwe, iets dikkere, kabels ontstaan. Dit proces wordt herhaald tot dat er een product ontstaat met de gewenste eigenschappen.

Wetenschappers zijn het er met elkaar over eens dat fractale geometrie een krachtig hulpmiddel is bij het blootleggen van een grote verscheidenheid aan systemen en bij belangrijke problemen in de toegepaste wetenschap.

De lijst met fractals die in de natuur voorkomen is lang en groeit gestaag. Fractals hebben de nauwkeurigheid waarmee we in staat zijn om ‘willekeurige’ of organische vormen te beschrijven flink verbeterd. Ze komen dicht bij onze natuurlijke wereld in de buurt, maar zijn nooit precies gelijk. Sommige wetenschappers geloven nog steeds dat er echte willekeur bestaat en dat geen wiskundige vergelijking dat ooit perfect zal beschrijven. Tot nu toe is er geen methode om te zeggen wie gelijk heeft.

Bob Elders

45

| Nawoord Het Slurfweekend, iets Leeghendarisch. We konden van tevoren alleen gissen naar de invulling van deze drie dagen.

Enkel de gedachte aan een heerlijk Fantje in de ochtend deed onze harten natuurlijk al sneller kloppen. Vanaf de eerste minuut was het duidelijk dat we hier mooie dingen gingen beleven en tegelijkertijd flink moesten beuken.

Al meteen werd duidelijk dat we eventueel, potentieel, gewoon kut-SJ’s waren en dus faalhazen. Foutief braveren was een regel in plaats van een uitzondering, maar met dank aan de lieftallige schenker Simone werden we vlug van onze kinderziektes afgeholpen. Tegelijkertijd werden we snel wegwijs gemaakt in de waanzinnige wereld van InDesign. Met elke minuut achter de computer groeiden we tot volwaardige redacteurs. Ook werden we toch nog even verblijd met de aanwezigheid van onze geliefde veteranen, de Oud-Slurfers die hun wijsheid kwamen delen.

46

Laurien dirigeerde het geheel richting de broodnodige productiviteit. ‘s Avonds een vent, ‘s ochtens absent was helaas ons motto, waar geregeld strenge straffen op kwamen te staan. Gelukkig werd er geheerscht in achtereenvolgens de Zaak, de Kurk en richting de Danzig, waar het vermoeden dat Slurfers uitstekende dansers zijn, keer op keer bevestigd werd. Onze blijdschap was natuurlijk groot, toen we vereerd werden met de aanwezigheid van de gezapige en lekkere, doch immer schuwe Fountain. Onder het genot van de duistere deuntjes van onze musicus Bob en de haat op Kingsday, tandpasta en warme rucola van Milan zijn bergen verzet. Het resultaat van ons weekend is de Slurf die u leest op dit moment. Lekker.

Namens de Slurfredactie, Slurf Hoogh!

Tjeerd Zondag en Nina Ruig, SJ’s

Do it yourself | Als echte werktuigbouwer ben je natuurlijk dol op gadgets.

Nog leuker is het echter om gadgets zelf te maken. In deze rubriek wordt precies uitgelegd hoe deze gadgets gemaakt worden. In deze editie: een houten pen waarmee je de show steelt tijdens de colleges.

Benodigdheden - pen - takje - houtlijm

- zaag - boor - stanleymes

4. Sloop de vulling uit de pen. Houd de vulling wel heel.

5. Smeer de vulling in met lijm en duw deze in het takje.

1. Verzamel de materialen.

2. Zaag het takje op maat.

3. Boor een gat door het takje.

Doe dit in de lengte van het takje.

6. Werk het takje netjes af en steel de show met je nieuwe pen.

47

Talentvolle ingenieurs met ambitie Witteveen+Bos behoort met 1.000 medewerkers tot de top tien van de Nederlandse ingenieursbureaus en heeft zes kantoren in Nederland en tien kantoren in het buitenland. De aandelen van ons bureau zijn volledig in handen van eigen medewerkers.

Onze medewerkers werken aan een breed scala aan projecten op het gebied van water, infrastructuur, milieu en bouw. Zo leveren wij bijvoorbeeld een bijdrage aan de Botlekbrug bij Pernis, de Planstudie Afsluitdijk en de Blankenburgverbinding ter verbetering van de bereikbaarheid van de Rotterdamse regio. Voorbeelden van internationale projecten zijn Masterplan Jakarta (IndonesiĂŤ) en drinkwaterzuiveringen in Afrika.

Als werktuigbouwkundig ingenieur werk je in multidisciplinaire projectteams met civiel en elektrotechnisch ingenieurs aan diverse uitdagende projecten. Met een takenpakket bestaande uit advies, onderzoek en ontwerp van complexe installaties zijn je carrièremogelijkheden divers. Wij werken aan beweegbare bruggen, sluizen, pomp- en leidingsystemen, waterzuiveringsinstallaties, duurzame energieconcepten en bovenleidinginstallaties. Je richt je binnen een van deze domeinen op verbetering van bestaande systemen, verkent alternatieve oplossingen en werkt deze uit in de vorm van ontwerpen en contractdocumenten. Je werkt nauw samen met deskundigen en hebt regelmatig contact met klanten en leveranciers. We bieden je volop groeimogelijkheden in vakinhoud en in projectmanagement. Je standplaats is Deventer, Rotterdam of Utrecht.

Als ingenieur bij Witteveen+Bos ben je continu op zoek naar nieuwe uitdagingen.

Je werkt samen met jonge enthousiaste collegaâ&#x20AC;&#x2122;s en krijgt de vrijheid en ruimte om zelfstandig innovatieve oplossingen aan te dragen. Jouw persoonlijke ontwikkeling wordt ondersteund door een uitgebreid intern opleidingsaanbod en door vaktechnische studies.

Wil jij je verder ontwikkelen bij Witteveen+Bos? Kijk dan voor meer informatie, ons actu-

ele aanbod van vacatures en stage- en afstudeeropdrachten op www.witteveenbos.nl.

Bekijk hier ook onze bedrijfsfilm.

Witteveen+Bos Van Twickelostraat 2 Postbus 233 7400 AE Deventer 0570 69 79 11 0570 69 73 44 www.witteveenbos.com

Advertentie.indd 1

ingenieurswerk - mensenwerk

5/8/2015 10:52:25 AM