Snor rups


In de Paaseditie van de Ochtendvideo eerder vandaag wordt de Paashaas ontmaskerd. In deze video zien we eerst de wonderlijke snor rups, wiens geheimen echter ook al snel worden ontrafeld.

Clydesdale: “I do it for the smiles, smiles are a good thing.”

De mooiste polaire stormen van ons zonnestelsel


Een langdurige megastorm in de atmosfeer boven de zuidpool van Venus is chaotischer en meer onvoorspelbaar dan in eerste instantie werd aangenomen. Dit is een van de uitkomsten van de meest gedetailleerde studie naar de polaire atmosfeer, waarvan de uitkomsten werden gepubliceerd in Nature Geoscience op 24 maart jl..

Omdat Venus echter niet de enige wereld is met een uitzonderlijke en rare atmosferische dynamiek, nemen we een kijkje in de meest bijzondere en mooie polaire stormen van ons zonnestelsel.

Chaotische vortices van Venus
Astronomen, gebruikmakend de Venus Express satelliet van het European Space Agency, hebben voor de bovengenoemde studie de vortex (meervoud: vortices) op de zuidpool van Venus een vortex nauwlettend in de gaten gehouden. De permanente cycloon is 20 km hoog, meer dan twee keer zo hoog als de Mount Everest. Onderzoekers zagen al gauw dat deze storm chaotisch en non-lineair over de zuidpool voortbewoog. Daarnaast ontdekten de onderzoekers dat de storm in feite bestaat uit twee delen, ieder op een verschillende hoogte, die los van elkaar draaien en bewegen. Dit is in scherp contrast met de vortices die we op aarde tegenkomen: die zijn veel stabieler en meer voorspelbaar.

Superstorm1

Het angstwekkende oog van Saturnus
Saturnus heeft waarschijnlijk de gekste polaire storm in ons zonnestelsel. Hieronder ziet u een close-up van het oog van de cycloon die zich bevindt boven de noordpool. Deze foto werd genomen door het Cassini ruimteschip van NASA.

Superstorm2

Hexagoon op Saturnus
Een van de meest opvallende kenmerken van de polaire vortex van Saturnus is zijn bizarre vorm: het lijkt op een vrijwel perfecte hexagoon (zeshoek). De rare vorm – vastgelegd door het Cassini ruimteschip in infrarode golflengtes – beslaat de planeet op ongeveer 78 graden noorderbreedte. Elke zijde van de hexagoon is 13.800 kilometer lang. Dat is net wat meer dan de diameter van de aarde. De zuidpool van Saturnus heeft ook te kampen met een vortex, al is deze niet in de vorm van een hexagoon. Hieronder ziet u een still van de polaire vortex.

Superstorm3

Polen van de aarde
Aarde heeft twee polaire vortices, eentje boven Arctica en eentje boven Antarctica. Deze draaien en wervelen tussen de troposfeer en stratosfeer. De polaire vortex is het krachtigst in de winter, wanneer deze heerst over de ferme westenwinden. In Arctica cirkelt de vortex over het noordoosten van Siberie, in Rusland, en Baffin eiland net van de kust van Canada.
Boven Arctica is de polaire vortex veel stabieler dan die in het noorden. Deze cirkelt boven de rand van Ross Ice Shelf. Salpeterzuur in de wolken boven de zuidpool reageren met CFK’s, welke de ozon uitputten, waardoor we een gat in de ozonlaag hebben (dit is uiteraard niet de enige reden voor het gat in de ozonlaag).

Superstorm4

Superstorm4.1

Noordpool van Jupiter
Hieronder ziet u ultraviolette beelden van het Cassini ruimteschip van NASA uit 2000. Toen deze in het voorgenoemde jaar langs Jupiter vloog, legde deze een polaire vortex vast die minstens zo groot is als de aarde.

converted PNM file

Kleine vortex op Mars
Hoewel Mars een dunne atmosfeer heeft, kan het toch een vortex dragen zoals de HYubble die ontdekte in 1999. De storm zweeft boven de noordpool van de rode planeet, en is meer dan 1600 kilometer in doorsnede. De vortex lijkt na lang bestuderen vrijwel stofvrij te zijn, wat betekent dat deze bestaat uit waterdamp wolken.

Superstorm6

‘Tiny Titan’ vortex
Er zelfs manen in ons zonnestelsel die het aankunnen een polaire vortex te ‘dragen’. Hieronder ziet u de grootste maan van Saturnus, Titan, met een massa van wervelende atmosfeer die rond de zuidpool draait. De vortex werd gevormd in 2009, met de komst van de winter in het zuiden.

Superstorm7

Welluidende wonderkinderen


Allereerst zien we de 15-jarige Michael Province op de viool en de 16-jarige Nathan Chan op de cello een uitvoering van Let It Be van The Beatles spelen. Nathan Chan is degene met het eigen YouTube-kanaal, waarop meer van dit soort uitvoeringen te zien zijn: klik hier.

Daarna is het tijd voor Luna Lee, die op een heel bijzonder instrument een bijzonder nummer ten gehore brengt: ze bespeelt het Koreaanse instrument gayageum. Jimi Hendrix zou trots zijn op deze versie van ‘Voodoo Chile’. Bent u geïnteresseerd geraakt in wat Luna Lee nog meer te bieden heeft? Klik hier voor haar YouTube-kanaal.

Phaser bewijst: zonder licht wél een laser


Bronartikel: wired.com
Auteur: Adam Mann
Vertaler: Dennis Boots

Met de ontwikkeling van phasers zijn wetenschappers erin geslaagd om de traditionele lasers (gebaseerd op lichtdeeltjes) nieuw leven in te blazen. Phasers zijn lasers 2.0, niet langer gebaseerd op lichtdeeltjes, maar op geluidsdeeltjes. Pieuw pieuw?!

Voor wie zich bij het lezen van de titel van dit stuk afvraagt wat lasers nu eigenlijk zijn, is hier een handige ezelsbrug (je hoeft enkel het eerste woord te onthouden om de unieke eigenschap van een laser te begrijpen), namelijk het acroniem van laser: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation.

Eigenlijk is een laser niet meer dan een geconcentreerde bundel lichtdeeltjes, beter bekend als photons, die op een specifieke en vrij krappe golflengte worden uitgezonden. De photons reizen allen op hetzelfde moment in dezelfde richting, waardoor zij op efficiënte wijze energie kunnen verplaatsen van punt A naar punt B. Sinds de uitvinding van de laser, ruim vijftig jaar geleden, hebben vrijwel alle lasers gebruik gemaakt van lichtdeeltjes. Wetenschappers konden theoretisch verklaren dat geluidsgolven ook voor dit doel konden worden gebruikt, maar het bewijzen van die theorie in de praktijk bleek een aanzienlijke opgave.

Maar nu is het dan zover: het is wetenschappers gelukt om geluidsdeeltjes (photons) als energiedragers te gebruiken. En door de photons komt deze lasersoort aan een nieuwe naam: de Phaser. De toepassing zullen, zo wordt verwacht, onder andere ultrasone medische toepassingen, nauwkeurige metingen en het herstellen van minuscule computeronderdelen behelzen.

De eerste phasers
Al in 2010 bouwden wetenschappers de eerste laser op geluidsdeeltjes. Maar deze apparaten waren eigenlijk niet meer dan hybride modellen die het licht van een traditionele laser gebruikten om een coherente geluidsemissie te creëren. Nog geen volwaardige phaser dus, omdat er nog gebruik werd gemaakt van lichtdeeltjes.

“Bij ons onderzoek hebben we dat optische gedeelte volledig verwijderd”, aldus Imran Mahboob, wetenschapper van het NTT Basic Research laboratorium in Japan. Hij is tevens de co-auteur van het artikel over phasers dat 18 maart zal verschijnen in Physical Review Letters. Omdat de phasers één onderdeel minder nodig hebben, zal de nieuwe phasers “eenvoudig te integreren zijn in bestaande applicaties en apparaten”.

De smalle frequentie van geluid, geproduceerd door de phaser.

De smalle frequentie van geluid, geproduceerd door de phaser.

Gespannen-ontspannen
Bij traditionele lasers wordt een groepje elektronen in een gas of een kristal tegelijkertijd ‘opgewonden’. Wanneer zij weer ‘ontspannen’ naar hun oorspronkelijke staat van lagere energie, laten zij een specifieke golflengte van licht los. Deze specifieke golflengte wordt door het gebruik van spiegels vervolgens veranderd in een straal licht.

De phaser van Mahboob en zijn team doet eigenlijk hetzelfde, maar dan voor geluidsdeeltjes. De oscillator schudt deze geluidsdeeltjes, waardoor deze opgewonden raken. De oscillator stopt met schudden, en de geluidsdeeltjes raken weer in ontspannen toestand. Als zij ontspannen zijn, laten zij hun energie vrij in de machine. De opgeslagen energie maakt dat de phaser gaat vibreren, maar dan wel op een zeer specifieke en uiterst belangrijke frequentie, en op een krappe golflengte. De geluidslaser produceert photons op 170 kilohertz, wat ver buiten de grenzen van het menselijk gehoor (tot plusminus 20 kilohertz) ligt. Het hierboven beschreven apparaat zit bevestigd op een geïntegreerd circuit van ongeveer 1 cm bij een 0,5 cm.

Voor alle Trekkies in the house, wacht nog even met het op stun zetten van je phasers. Licht heeft als voordeel dat het door een vacuüm kan reizen. Dus een laserstraal kan vanaf iedere vertrekpunt reizen naar waar het ook naar toe moet, ook door de ruimte. Phonons hebben een medium nodig om te reizen, wat betekent dat de phasers voorlopig aan de resonator gebonden zijn.

“Als we dat apparaat verwijderen, verliezen we de phaserstraal”, zegt Mahboob. “De volgende stap is om structuren te bouwen die ons in staat stellen om de vibraties te versturen als energie.” Mahboob heeft vooralsnog geen idee hoe hij dit kan bewerkstelligen, maar collega-wetenschappers zijn inmiddels begonnen met het verkennende werk op dit vlak.

Potentiële applicaties
Dit betekent dat je voorlopig je kat niet een puntje geluid kunt laten najagen. Het betekent ook dat er immens veel potentiële mogelijkheden zijn met een phaser. Een klein deel van het apparaat vertaalt de mechanische vibraties in een oscillerend elektrisch signaal, die bijvoorbeeld dienst kan doen als een kleine klok. De meeste hedendaagse elektronica ‘gebruikt’ een kwarts kristal om de tijd bij te houden. Maar kwarts kristallen zijn doorgaans vrij grote (logge) objecten die bijzonder veel energie consumeren. Een minuscule geluidslaser kan hetzelfde effect bewerkstelligen en kan op termijn de kwarts kristal dus vervangen.

Andere mogelijke toepassingen zijn, in de nabije toekomst, het creëren van ultrasone frequenties waarmee een menselijk lichaam kan worden gescand (zij het voor medische, zij het voor veiligheidsmaatregelen). Jacob Khurgin, wetenschapper aan de John Hopkins University in Baltimore, Maryland, denkt zelfs dat het uiteindelijk mogelijk moet zijn om de geconcentreerde straal geluid te gebruiken voor precieuze metingen. Khurgin prijst dit onderzoek dan ook. “Het staat nog in de kinderschoenen, maar er is nu aangetoond dat er daadwerkelijk mee gewerkt kan worden. Dat heeft de interesse gewekt van nog meer wetenschappers, wat alleen maar tot een positieve bijdrage van het onderzoek kan leiden.”

Optische lasers vinden we heden ten dage terug in honderden verschillende toepassingen die we in het dagelijks leven gebruiken (in computer electronica, in de wetenschap, in de zorg en in het leger). Maar ruim een halve eeuw geleden was de kracht en potentie van een laser niet direct duidelijk. Het eerste artikel, door wetenschappers geschreven, over lasers werd door geweerd door een gerenommeerd wetenschappelijk tijdschrift. De medewerkers van het tijdschrift vonden het een saai onderwerp en omschreven het als “a waste of time”.

“Toen het artikel uiteindelijk alsnog in Nature werd gepubliceerd, leidde het onderzoek een nieuw tijdperk van ‘optiek en communicatie’ in”, aldus Mahboob. “Wij maken nu precies hetzelfde mee.”