Met de Italiaanse deeltjesversneller DAFNE zijn waarschijnlijk waterstofkernen geproduceerd die zes keer zo zwaar zijn als huis-, tuin- en keukenwaterstof.

Normaal gesproken bestaat de kern van een waterstofatoom uit één proton en verder niets. Zit daar een neutron bij, dan spreken we van ‘zwaar waterstof’, of deuterium. Voeg je daar een tweede neutron aan toe, dan krijg je tritium, of, zo je wil, superzwaar waterstof. Maar Italiaanse natuurkundigen hebben nu tekenen gevonden van een deeltje dat nog een paar stappen verder gaat: een waterstofkern die bestaat uit één proton, vier neutronen én een extra zware variant op het neutron. Een deeltje dus dat je met recht waterstof met flinke obesitas kunt noemen.

Biljoen keer langer leven

Hoe maak je zo’n extreem zwaar waterstofdeeltje? Stap één is met een deeltjesversneller elektronen laten botsen op hun antideeltjes, zodat ze elkaar vernietigen. Laat je die botsingen bij één specifieke energie plaatsvinden, zoals gebeurt in de Italiaanse versneller DAFNE, dan ontstaat uit de energie die daarbij vrijkomt een zogenoemd phi-meson. Zo’n phi-meson bestaat niet uit de deeltjes waar protonen en neutronen van zijn gemaakt – up- en downquarks – maar uit een zwaarder type quark, namelijk een strange quark, en het bijbehorende antideeltje.

Een phi-meson is vervolgens geen lang leven beschoren: na een fractie van een seconde vervalt het tot andere deeltjes. Daarbij kan een ander meson ontstaan, het negatieve K-meson, dat bestaat uit een strange quark en een anti-upquark. Botst zo’n K-deeltje vervolgens op een lithiumkern (drie protonen, drie neutronen), dan kan daaruit een waterstofkern ontstaan met vier neutronen en een zogenoemd hyperon: een zwaar, neutron-achtig deeltje waarbij één van de down-quarks is vervangen door een strange quark.

Interessant daarbij is dat dit hyperon het geheel niet instabieler maakt, zoals je misschien zou verwachten, maar juist veel stabieler. Een waterstofatoom met vier neutronen en een hyperon ‘leeft’ namelijk een biljoen keer zo lang als een waterstofatoom met vier neutronen zónder hyperon.

3 op 27 miljoen

Een ‘obesitaswaterstofkern’ ontstaat niet bepaald vaak op de hierboven omschreven manier. In de periode van 2003 en 2007 botsten in het DAFNA-experiment FINUDA (zie foto) maar liefst 27 miljoen kaonen op lithiumatomen, en daarbij werden welgeteld drie (!) van deze waterstofdeeltjes waargenomen.

Combineer je die schrale oogst met het feit dat er andere reacties mogelijk zijn die ongeveer hetzelfde resultaat opleveren en het gegeven dat de aan het experiment gekoppelde herkenningsalgoritmes soms een foutje maken, en je hebt nog geen ijzersterk bewijs. Maar op zich ligt het wel in de lijn der verwachtingen dat waterstof-met-vier-neutronen-en-een-hyperon kan bestaan; het werd bijna vijftig jaar geleden al door theoretici voorspeld.

Bronnen: Physical Review Letters (preprint op ArXiv.org), PhysOrg.com

Beeld: INFN – Frascati National Laboratories

Een hightech handschoen zet handgebaren om in klanken en gesproken woorden. In eerste instantie handig om mensen een stem te geven, maar nu ook om samen mee te zingen.

Sydney Fels nam gebarentaal wel erg letterlijk toen hij een paar handschoenen ontwikkelde waarmee je een computerstem met handbewegingen kunt aansturen. In eerste instantie was deze technologie bedoeld om mensen die hun stem waren verloren te helpen met praten. Maar om de zelfexpressie naar het volgende niveau te tillen, heeft Fels samen met zijn collega’s van de University of British Columbia deze gesture-to-voice synthesizer voorzien van een flink portie zangtalent. Nu kunnen ook eenzame muzikanten met wat oefening gezellig een duetje zingen met de handschoenen.

Klinkers draaien en letters knijpen

Bij het gebruik van de handschoenen praat je letterlijk met je handen: via een breed scala aan bewegingen produceer je verschillende klanken die uiteindelijk woorden, zinnen en nu ook songteksten vormen. Beide handschoenen zijn hiervoor uitgerust met sensors die de positie van je handen doorgeven aan de computer, die op basis hiervan begint te praten.

Met je rechterhand vorm je klinkers en medeklinkers door je vingers te openen of te sluiten. Welke klanken je precies ten gehore brengt, hangt af van de positie van je hand. Alsof je door het menu van een gigantische iPod scrolt, draai je hiervoor naar de gewenste klinker of medeklinker. Speciale stopklanken waarbij lucht normaal gesproken met enige kracht aan je lippen ontsnapt – denk aan de ‘b’ en de ‘p’ – creëer je door met de vingers van je linkerhand te knijpen. De toonhoogte kun je aanpassen door je handen omhoog of omlaag te brengen; handig voor als je in een muzikale bui bent.

Hoewel het een kwestie is van handschoenen aantrekken en praten maar, vergt het nog heel wat oefening om het besturingssysteem van de gesture-to-voice synthesizer in de vingers te krijgen; zo’n honderd uur aan oefening welteverstaan. Daarbij helpt het als je een beetje handig bent.

New Scientist heeft een filmpje met uitleg van meewerkend student en amateurpianist Johnty Wang.

Bronnen: University of British Columbia, AAAS, New Scientist

Beeld: Gesture, Language, and Performance: Aspects of Embodiment/AAAS

Met behulp van ruimtetelescoop Hubble hebben astronomen vastgesteld dat exoplaneet GJ1214b voor een groot deel uit water bestaat.

Het is vooral groot nieuws als er een planeet buiten ons zonnestelsel wordt ontdekt die veel op de aarde lijkt. Maar stiekem zijn exoplaneten die heel anders in elkaar blijken te zitten natuurlijk minstens zo interessant. Zoals GJ1214b, waarvan zowel de atmosfeer als de planeet zelf voor een groot deel uit water lijkt te bestaan – en die daarmee afwijkt van alle andere tot nu toe bestudeerde planeten.

Een team onder leiding van Zachory Berta (Harvard-Smithsonian Centre for Astrophysics) stelde de ‘waterigheid’ van GJ1214b vast aan de hand van waarnemingen, gedaan met ruimtetelescoop Hubble. Die keek naar de planeet terwijl die voor de ster langs bewoog waar hij een baan omheen beschrijft. Daarbij gaat het sterrenlicht ook door de atmosfeer van GJ1214b, en daaruit concluderen Berta en collega’s dat die voor meer dan 50 procent uit water bestaat. Deze atmosfeersamenstelling legt verder beperkingen op aan de samenstelling van de planeet zelf; die zou eveneens “voor een belangrijk deel” uit water moeten bestaan, schrijven de sterrenkundigen in The Astrophysical Journal.

Dat laatste valt ook te rijmen met de al eerder bekende gemiddelde dichtheid van de planeet. Die is makkelijk uit te rekenen door de massa van GJ1214b (6,5 keer die van de aarde) te delen door zijn volume (bijna twintig keer dat van de aarde). Je vindt dan 1,8 gram per kubieke centimeter, wat veel dichter bij de dichtheid van water ligt (1 gram per kubieke centimeter) dan die van de aarde (5,5 gram per kubieke centimeter). Eerder achtten astronomen het echter waarschijnlijker dat die lage dichtheid wees op rotsachtige wereld met een flinke, ijle atmosfeer, dan op een waterwereld met een wateratmosfeer. Maar het onderzoek van Berta en collega’s wijst er nu dus op dat deze laatste mogelijkheid waarschijnlijk toch de juiste is.

Bronnen: The Astrophysical Journal (preprint op ArXiv.org), HubbleSite

Beeld: NASA, ESA, and D. Aguilar (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics)

De F-35 heeft een testvlucht gemaakt in een configuratie waarin je hem niet vaak zult zien. Door raketten aan de vleugels te hangen, wordt het toestel namelijk een stuk minder sneaky.

Lockheed Martin verkoopt de F-35 Lightning II (JSF in de volksmond) als een vijfde-generatie-vliegtuig. Een multi role gevechtsvliegtuig dat ongezien een vijandelijk luchtruim kan binnendringen om daar luchtafweersystemen en andere doelen uit te schakelen. Om te voorkomen dat radarsignalen worden weerkaatst, zijn alle wapens, in tegenstelling tot die van toestellen uit de vier generatie, keurig in de romp van het vliegtuig opgeborgen. En dat maakt hem stealth. Maar als alle radarsystemen eenmaal zijn uitgeschakeld, is stealth geen prioriteit en is het belangrijker dat de F-35 meer wapens mee kan nemen. Om die laatste configuratie uit te proberen, werd vorige week de eerste external weapons test mission gevlogen met het toestel.

De eerste testvlucht van de F-35A (het model dat Nederland mogelijk ook aanschaft) werd gemaakt met twee AIM-9X luchtdoelraketten aan de vleugeluiteinden (foto hierboven). En later werden testvluchten uitgevoerd met GBU-31 JDAM-bommen en AIM-120 AMRAAM luchtdoelraketten.

Bronnen: Aviation Week, Lockheed Martin

Beeld: Lockheed Martin

In de ‘Wat als…’ van KIJK 4/2012 bekijken we wat er was gebeurd als de Amerikaanse president John F. Kennedy nooit was vermoord.

“Goedemorgen, dit is het NTS-journaal van 10 november 1964. Zoals algemeen werd verwacht heeft John F. Kennedy afgelopen nacht opnieuw de Amerikaanse presidentsverkiezingen gewonnen. Het verschil met zijn Republikeinse rivaal Barry Morris Goldwater was dusdanig groot dat de herverkiezing nooit serieus in gevaar kwam. Kennedy, die een jaar geleden nog ontsnapte aan een aanslag op zijn leven, gaat echter geen gemakkelijke tijd tegemoet. Zijn kiezers hebben hoge verwachtingen van de sociaaleconomische hervormingen die hij wil doorvoeren, maar deskundigen twijfelen eraan of hij deze ook kan waarmaken. Zo moet de president zijn wetten die meer rechten aan de zwarte bevolking geven, nog wel door het Amerikaanse Congres loodsen. Ook wat betreft buitenlandse betrekkingen voorzien experts een lastige tijd. De Verenigde Staten zijn al enige jaren verwikkeld in een Koude Oorlog met de Sovjet-Unie en het conflict in Vietnam vereist spoedig een beslissing over het zenden van Amerikaanse grondtroepen. Kennedyvolgers zijn dan ook benieuwd hoe zijn tweede termijn zal uitpakken.”

Een tweede ambtstermijn voor John Fitzgerald Kennedy, het had zomaar gekund – als er tenminste in het najaar van 1963 niets bijzonders was gebeurd. Maar er gebeurde op 22 november 1963 wél iets bijzonders: tijdens een rondrit in een open limousine in Dallas werd ‘JFK’ voor het oog van de wereld neergeschoten. De exacte toedracht zal wellicht nooit boven water komen, maar wat wél zeker is, is dat Kennedy de aanslag niet overleefde.

Krap drie jaar na zijn inauguratie stierf hij, ruim voordat hij zijn ambitieuze plannen voor zijn ‘nieuwe Amerika’ kon uitvoeren. Voordat hij écht een beslissing moest nemen over de situatie in Vietnam. En midden in de Koude Oorlog met de Sovjet-Unie. Een markante persoonlijkheid liet het leven op een cruciaal punt in de geschiedenis. Het roept de vraag op: wat was er gebeurd als Oswald had misgeschoten en Kennedy was blijven leven?

Dit is het begin van een artikel uit KIJK 4/2012, in de winkel van 9 maart tot en met 5 april.

Meer informatie:

• Approval ratings van verschillende presidenten (PDF)
• Context: Kennedy and Foreign Policy
• Los Angeles Times: JFK and Vietnam
• John F. Kennedy Presidential Library and Museum: JFK

Stel je maar eens voor: een heldere winternacht, duizenden fonkelende sterren die een schitterende Melkweg vormen, en om het geheel af te maken een mooie volle maan – die grotendeels in de fik staat. Fictie of toekomstmuziek?

Hoewel we hier op de aarde van tijd tot tijd opgeschrikt worden door heftige vulkaanuitbarstingen, heeft onze trouwe partner, de maan, daar geen last van. Maar er is wel degelijk magma in de kern aanwezig. Wetenschappers van onder meer de Vrije Universiteit Amsterdam hebben ontdekt hoe het komt dat de maan (nog) geen actieve vulkanen heeft: dankzij de het gewichtvan het vloeibare gesteente in de kern.

Namaak-maansteen

De wetenschappers melden dit in Nature Geosciences na het analyseren van maangesteente. En juist daarin zit een leuk aspect van dit onderzoek: de wetenschappers maakten gebruik van synthetische maanstenen – namaak dus. Hoewel we dankzij de Apollomissies wel maanstenen op aarde hebben (380 kilogram in totaal), is het spul niet bepaald voorradig bij de plaatselijke Intratuin. Door de samenstelling van echte maanstenen te analyseren, hebben de wetenschappers een recept gemaakt om maansteen te ‘koken’.

“Maansteen kun je prima in het laboratorium namaken”, zegt verantwoordelijk onderzoeker Wim van Westrenen (VU) tegenover KIJK. “De chemische samenstelling van door de Apollo-astronauten meegebrachte stenen is op aarde heel nauwkeurig gemeten door de steen in zuren op te lossen en de inhoud te analyseren. We hebben dus een recept. In het lab mengen we de componenten van de maansteen – zoals kwartszand en kalk – in precies de juiste hoeveelheid. Vervolgens smelten we de ingrediënten bij een temperatuur van meer dan 1500 graden Celsius. Door de samenstelling van onze kookkunsten te vergelijken met het origineel, kunnen we precies zien hoe goed we daarin zijn geslaagd.”

Dit synthetische gesteente hebben de wetenschappers vervolgens in een drukpers gestopt en tegelijkertijd met een sterke elektrische stroom verhit om de omstandigheden in de kern van de maan na te bootsen. Dat is een druk van 45.000 bar en een temperatuur van 1500 graden Celsius. Door ‘s werelds felste röntgenstraal door het monster heen te sturen, werd de dichtheid gemeten. De resultaten werden ingevoerd in een computersimulatie om een compleet plaatje te krijgen van het magma in de maan.

Omgedraaide vulkaan

Wat blijkt: het nog aanwezige magma is dankzij de aanwezigheid van titanium zwaarder dan het omringende gesteente. Hierdoor blijft het in de mantel en maakt het zelfs een neerwaartse beweging, in plaats van de gangbare opwaartse beweging: een beetje als een omgedraaide vulkaan. Dit magma, dat rijk is aan het element titaan, zal nooit de weg naar boven vinden – tenzij de samenstelling verandert en het magma lichter wordt.

Als dat laatste gebeurt, dan is vulkanische activiteit op het maanoppervlak in theorie mogelijk, zegt Van Westrenen. “Het titaanrijke magma is aan het stollen, omdat de maan als geheel afkoelt. Het titaan blijft dan in de diepte achter en het magma wordt lichter, waardoor dat in principe omhoog wil. De kans bestaat dat het te weinig magma is om transport naar boven mogelijk te maken. Maar, mocht het ooit gebeuren, dan hebben wij er een mooie verklaring voor klaarliggen.”

Bronnen: Nature Geosciences, VU Amsterdam, ESRF, USRA

Beeld: K3nna/CC BY 2.0

Elke maandagmiddag posten we op KIJK.nl een time-lapsefilmpje. Deze keer: het zuiderlicht.

Zoals in het hoge noorden het noorderlicht is te bewonderen, zo is op de breedtegraden richting Antarctica het zuiderlicht te zien. De Australische amateurastronoom Alex Cherney slaagde er begin dit jaar na twee jaar aan pogingen in het schouwspel mooi te fotograferen vanaf het schiereiland Mornington, ten zuidoosten van Melbourne. Van zijn beelden maakte hij het onderstaande time-lapsefilmpje.

“De nachten waren warm en helder, en de maan was niet aan de hemel te zien”, zegt Cherney op Vimeo over de momenten waarop hij zijn opnames wist te maken. “Ik had niet om betere omstandigheden kunnen vragen.”

Bronnen: Vimeo, Terrastro

Beeld: Alex Cherney

De zeebeving die vorig jaar enorme schade aanrichtte in Japan, scheurde ook de zeekorst uit elkaar. In een wolk van vrijgekomen methaan kwamen bacteriën uit de diepte omhoog en ontstond er wildgroei.

De zeebeving bij Sendai in 2011 was met zijn kracht van 9,0 op de schaal van Richter de zwaarst gemeten beving in de geschiedenis van Japan en had verwoestende gevolgen op het land, mede door de tsunami die hij veroorzaakte. Maar ook op de zeebodem liet de beving zijn vernietigende kracht los. Wetenschapper Shinsuke Kawagucci stuitte met collega’s tijdens het nemen van watermonsters voor het Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology op een ongewone wolk van methaan en bacteriën.

Kawagucci nam op bijna 6 kilometer diepte zijn watermonsters op de plaats waar de zeebeving was begonnen, toen hij een enorme troebele wolk ontdekte in het zeewater. De reusachtige afmetingen: 500 kilometer lang, 400 kilometer breed en 1,5 kilometer hoog. Bij een tweede meting, 98 dagen na de ramp, hing de rookpluim nog steeds rondom de Japantrog.

Hieronder brengt Kawagucci een scheur in de zeebodem die ontstaan is door de zeebeving in beeld.

Monsters van de wolk toonden aan dat deze twintig keer zoveel methaan bevatte als het omringende zeewater en bovendien vol zat met een wildgroei aan bekende en minderbekende micro-organismen. De specifieke koolstoffen gaven aan dat de pluim afkomstig was van diep onder de zeebodem. Met het vrijkomen van het methaan werden bacteriën die zich normaal hier schuilhouden opeens omhooggestuwd.

De organismen vormen een interessante informatiebron over het leven onder extreme omstandigheden op nog onbekende dieptes van de oceanen. Andere veelvoorkomende bacteriën kwamen op de wolk af vanwege de voedingstoffen en ontketenden een wildgroei aan zeeleven die tot wel zeven keer hoger was dan gebruikelijk; een stel ramptoeristen dus.

Bronnen: Scientific Reports, New Scientist

Beeld: ETOPO1 Global Relief/NGDC NOAA

Wetenschappers hebben een goedkope en efficiënte manier gevonden om robots te laten navigeren. En dat hebben ze te danken aan de Kinect van je Xbox.

Je kent vast de beelden van (inmiddels ouderwetse) robots die als een soort botsautootjes door een kamer kruipen. We noemen het Artificial Intelligence (AI), maar het ziet er allesbehalve intelligent uit. Gelukkig behoort dat knullige beeld nu tot het verleden. Door gebruik te maken van een simpele Microsoft Kinect-camera, bekend van de games op de Xbox, zijn wetenschappers erin geslaagd om robots zonder problemen de wijde wereld in te sturen.

Het grote voordeel van de uitvinding is het bijbehorende prijskaartje. Waar wetenschappers eerst vele duizenden euro’s aan lasers, sensors en camera’s moesten besteden, knopen de wetenschappers nu voor amper 100 euro een Kinect aan een robot vast. Een team van het Massachusetts Institute of Technology (MIT) heeft precies dat gedaan. Als slachtoffer kozen zij een robot van Willow Garage, genaamd de PR2 – een soort open-source-robot waarmee iedere eigenaar naar hartenlust kan experimenteren.

Low-budget 3D-kaart

De robot van MIT maakt met behulp van een Kinect-camera, bewegingssensors en een algoritme een 3D-beeld van zijn (haar?) omgeving, waar eerdere systemen vaak bleven steken bij een 2D-kaartje. Verder ‘leert’ de robot van zijn omgeving: de digitale kaart die hij samenstelt, wordt continu up to date gebracht met de werkelijkheid. De combinatie van bewegingssensors en de Kinect zorgt er bovendien voor dat de robot niet alleen de omgeving ‘ziet’, maar ook weet waar hij zich precies bevindt in – bijvoorbeeld – een gebouw.

Helaas gaat het nog wel even duren voordat de robots van Terminator of I, Robot buiten de witte doeken opduiken, meent Heico Sandee, projectmanager van de afdeling Robotics van de Technische Universiteit Eindhoven. “De Kinect werkt niet in zonlicht en niet met glazen objecten. Verder ziet hij alleen statische objecten (dus bijvoorbeeld geen rijdende auto’s) die tussen de 1 en 4 meter van de sensor verwijderd zijn. Bovendien heb je een enorme hoeveelheid rekenkracht nodig om de algoritmes van de MIT-robot te draaien, en dan nog kan hij maar 1,5 kilometer per uur ‘lopen’. De Kinect is wel een belangrijke stap geweest om dit alles low-budget mogelijk te maken.”

Internet voor robots

Sandee en zijn collega’s aan de TU Eindhoven zijn overigens ook bezig om robots slimmer te maken. “Wij hebben als filosofie dat robots samen moeten werken om de wereld te leren kennen. Als een robot al ergens heeft geleerd hoe een keukenkastje opengaat, moet een andere robot dit ook kunnen. Precies dat ontwikkelen wij in het RoboEarth project – een soort internet voor robots.”

Bronnen: MIT, Wired, Willow Garage

Beeld: Joe Ross/CC BY SA 2.0

In theorie is een donororgaan nog een keer te gebruiken. Maar in de praktijk komt het bijna niet voor. De kans op een derdehands orgaan is miniem.

Iemand die zelf een donororgaan heeft ontvangen, kan dat orgaan (en andere organen) in principe gewoon doneren als hij of zij komt te overlijden. Daarvoor gelden dezelfde voorwaarden die bij elke andere donatie gelden. Zo moet de donor in een ziekenhuis overlijden en dan het liefst op een intensivecareafdeling, omdat organen constant zuurstof nodig hebben. Daarnaast moet het te doneren orgaan natuurlijk in goede staat zijn.

En daarin zit ’m nou net de crux: de kans dat een ‘normale’ donor aan deze specifieke voorwaarden voldoet, is al heel klein. De kans dat iemand met een bruikbaar gedoneerd orgaan op de intensive care van een ziekenhuis overlijdt, is helemaal miniem.

De transplantatie van een derdehands orgaan is, voor zover bekend bij TNS donorvoorlichting, in Nederland dan ook nog nooit voorgekomen.

Ook een vraag voor de rubriek ‘KIJK antwoordt’? Mail hem naar info@kijk.nl!

Beeld: Dorine Ruter