the fifth solvay conference | n-rays | physics of wine

IN THE P!CTURE

A laser guide to the stars High atop mount Paranal in the Atacama desert of Chili sits one of the world's most powerful laser systems. Acquired about two years ago by the European Southern Observatory (ESO), four powerful 20-watt lasers have been mounted on the Very Large Telescope (VLT) to act as so-called laser guide stars. The laser beams penetrate far into the atmosphere, exciting a layer of sodium atoms some 90 kilometres above the earth's surface. The result is four brightly lit specks in the sky which you'd almost think are stars. And that's exactly the point!

Once a light ray enters the earth's atmosphere, it is subjected to the atmosphere's turbulence, disturbing the light's optical pathway. That's the reason why stars seem to twinkle when viewed from earth, but not so when viewed with Hubble. It is also the reason why ground-based telescopes have trouble with proper imaging. As a result of turbulence, images become blurry and a lot of resolution is lost. One obvious way around this is spaceborne telescopy: if you can't beat it, flee it. Hubble doesn't have to contend with turbulence, simply because it flies above it. But that's cheating.

Alternatively, you could look at the sky near a bright star. By looking at how the star twinkles, knowing that it should not, since there is no physical basis for the twinkling of stars, it's possible to identify the effect of the atmosphere on the light's path. Using this information, deblurring the picture is a piece of cake. Unluckily for astronomers, only 5% of the heavens have such a natural guide star within any reasonable proximity, leaving 95% quite literally shrouded in darkness. This is where the excited sodium atoms come in. They act as artificial guide stars where nature has provided none, allowing us to scour those recesses of the skies that would have otherwise remained hidden.

Ph

oto

: ES

O/F

. Kam

ph

ues

4 | N! augustus 2018

CONTENTSEDITORIALIn front of you lies the late-summer edition of our beautiful magazine. One final time, we will picture ourselves in some of the faraway places that we visited this summer. For a little while yet, we will imagine that the new academic year is not upon us.

We’ve travelled to Southern Europe to find out about the production of wine. Sitting on a Mediterranean plaza with the residual heat of the day’s sun emanating from the stones and a glass of chardonnay in hand, we look up at the heavens and wonder about the stars. Why would they twinkle like that?

STOOR are also struggling to put the holidays behind, so they decided to start fantasizing about that next big trip: the internship abroad. This edition has very useful tips on going abroad. Besides the internship, they also take a look at the Master’s degree. So, if you still searching for a Master’s or internship, I can heartily recommend reading it. If you’re interested in the Fusion Master’s degree, be sure to also take a look at Lars’ Fysicaflits on stellarators.

Should you be looking for post-graduate educa-tion, Jan-Jaap Koning has a solution. In the VENI column you can read all about the PDEng program. He explains why the program is useful and how it will be possible to continue the program. VENI’s other article is also linked to education, since Bas Rieter, who graduated in Applied Physics, is currently a teacher of Software Engineering.

This edition also brings some changes on the editorial side. We gladly welcome two new Van der Waals editors: Pim Keizer and Kees Mommers. They kick off their N! careers with articles on the Solvay conference and N-rays, respectively. Additionally, a new academic year means a new board of Van der Waals, and thus a new chief editor. I am succeeded by Ries Koolen as of September. You can read all about Ries and his fellow board members in this edition.

But let’s get back to the faraway places. In this edition of our magazine you’ll find a summary of our small study trip abroad to Krakow, as well as Terry van Bunder’s piece on his internship in Grenoble. For this final time, I wish you much reading pleasure, with many a fond holiday memory and dreams of trips yet to come.—By: Robert Rompelberg (chief editor Van der Waals)

NEWS 6

8

10

12

13

19

8

FYSICAFLITS

STOOR Master's and external internship 101.

COLUMNJan-Jaap Koning over de PDEng-opleiding.

Articles in English

OPSLAAN ALS .WATT?Hedendaagse technologieën voor energieopslag.

N! augustus 2018 | 5

MEET THE KANDI'S The 60th board introduces itself.

16

19

22

24

26

32

34

37

40

41

3732

3440

IN VINO PHYSICA

OP STAGE IN GRENOBLEDe stage van Terry van Bunder in Frankrijk.

FOTOPAGINA

N-RAYS .

THE 5TH SOLVAY CONFERENCE

SMALL STUDY TRIP ABROAD This year's destination was Krakow, Poland.

BNN Andre Geim.

LATER, ALS IK GROOT BEN...De carrière van Bas Rieter.

PUZZLE Can you escape the vicious spider?

NEWS!New vice deanAs of May of this year, the department of Applied Physics has a new vice dean: prof. dr. ir. Ward Cottaar. Cottaar has been appointed by the executive board to support our department board in their activities for the coming four years. He succeeds prof. dr. Paul Koenraad.

Figu

re: Sp

aceX

New head ESAAs of June 1st, Sjoerd Hulshof has laid down his tasks as Head of the ESA team of the departments AP and EE. As of that date, he has been succeeded by Ruben Trieling. His tasks as academic advisor for second and higher-year students of the Bachelor's in Applied Physics will be taken up by Désy Block. It is as of yet unknown who will fulfill the posi-tion of Ruben. This is to be announced soon.

Candidate board elected

At the election General Assembly on the 23th of March, a new candidate board was elected. You can read all about the candidate board of Van der Waals for the upcoming yearfiurther on in this edition of N!.

Ph

oto

: TU

/e


10-hour scheduleStarting next year the university will have a 10-hour schedule. This leads to more lectures in the evening. The starting time of the lectures remains 8.45 but the lunch break is shortened by 15 minutes.

To ensure students and staff won’t have to stay too late, the evening break between the eighth and ninth hour is shortened from three quarters of an hour to 15 minutes. As a result the tenth hour finishes at 19.15. Friday is exempted from evening lectures, so that everyone can timely enjoy a well-deserved weekend.

Global dust storm onMarsMars is currently covered in a dust storm that covers the whole planet. It is the first time since 2007 that a storm of this size has been observed. Researchers all over the globe are happy with the storm, because it gives them a chance to study this kind of storm with the help of two Mars rovers from NASA.

However, the storm also has a downside. One of the Mars explorers is powered by sunlight, which is hard to come by in the middle of a dust storm. Luckily, Curiosity, the other Mars rover, is not hindered by the storm.

Ph

oto

: Nat

ion

al G

eog

rap

hic

Ch

ann

el

A good coupleFor the first time, Higgs bosons and top quarks have been spotted together. Two experiments at the Large Hadron Collider (LHC) at CERN have reported the simul-taneous production of the Higgs bosons and the top quarks. This links both particles to each other, which was already predicted by theoretical physicists.

Due to the fact that fundamental particles gain their mass by interaction with the Higgs fields, it was postu-lated that a large interaction between the top quark and the Higgs boson should be present. Confirming that spells a large step in our understanding of the Higgs boson's behaviour. Future experiments will try to precisely measure the coupling strength.

Study trip abroadOn the 10th of July, a group of 24 students and one scien-tific supervisor will depart on the large study trip abroad (also known as the Grote BuEx). This year’s edition will lead the participants to the United States and Cananda.

The participants will start in New York and then move to Boston. From Boston the participants will leave the States, to enter Canada. In Canada they will visit Montreal and Toronto. Afterwards they will visit New York once more, before returning to the Netherlands on the 4th of August.

During their journey they will participate in all kinds of excursions. Besides visiting several universities, like MIT and Harvard, they will also visit some interesting compa-nies. Other than the scientific excursions, there will of course also be room for some cultural experiences. To fulfill these needs Algonquin national park will be visited, the Niagara Falls will be seen and the participants will try to spot some whales. Of course, this is but the tip of the iceberg. We wish all participants a delightful journey!

Ph

oto

: CE

RN


We all know ice as a solid substance which is created when water gets cold enough. Water molecules form hexagonal shapes which we can see under the microscope and often call ‘snowflakes’. This type of ice is formed at atmospheric pressure with a temperature of around 273.15 kelvin. But thermodynamics argues that the melting point of a mate-rial varies proportionally to the change in pressure.

In 1935 an extraordinary type of ice was created by Percy W. Bridgman, professor of physics at Harvard University. The Harvard Crimson stated that “Percy W. Bridgman '04, professor of physics, can now make ice which will not melt until a temperature higher than the boiling point of water is attained.” Bridgman received the Nobel Prize in physics for his findings in high-pressure physics in 1946. He made the ice by compressing water at a pressure of 2.5 gigapascals.

In 1988 a computer simulation predicted a new type of ice, superionic ice. Superionic ice has the properties of both a fluid and a solid. This strange type of ice is theore-tically both a fluid and a solid. Fluid-like hydrogen atoms move in a solid oxygen lattice. Scientists believe that this type of ice forms at giant planets like Neptune and Uranus. Until now, no one could create this exotic type of ice.

Researchers at the Lawrence Livermore National Laboratory, the University of Rochester and the University of California in Berkeley delivered experimental evidence for superionic ice at planetary interior conditions. The researchers created this unique type of ice by compressing water at a very high pres-sure using diamond anvil cells (DACs) and shock compression. A sample of water is placed between the two diamonds and pre-compressed to 2.5 gigapascals at room temperature. After the pre-compression powerful lasers deliver a one-nanosecond

pulse of 2000 kilojoules each. The lasers create a shock through the sample, which delivers a pressure of 100 to 300 gigapascals. The researchers spent two years measuring the data and another two years analyzing the results. Shock compres-sion experiments are destructive; the DACs and the sample vaporize after releasing the pressure. Each measurement lasted for no longer than 20 nanoseconds, which made the use of ultrafast measurement devices necessary. This contributed to the long runtime of the experiment.

Researchers measured the ionic conductivity as well as the electron conductivity at different pressures and temperatures. The thermodynamic signatures of the water sample were made by measuring the shock speed against the particle velocity and the temperature against the shock speed. It was found that the total conductivity of the sample could not be explained by the electron conductivity alone. Using the thermodynamic signa-tures, it was concluded that the water must be ice in the range of 2000 kelvin to 5000 kelvin with pressures of 100 gigapascals and 190 gigapascals respectively. It was concluded that the ice was superionic, the first evidence of superionic ice ever.

This result is very helpful for planetary scientists as NASA is planning to launch another probe to Uranus or Neptune. Superionic ice could explain the unusual magnetic fields occurring at Neptune and Uranus. The next step accor-ding to the researchers is to determine the structure of the oxygen lattice and to extend this compression tech-nique to other materials such as helium. These are more relevant for other giant planets like Saturn and Jupiter.

—By: Valan Llapjani (editor Van der Waals)

Superionic ice

Ph

oto

: S. H

amel

/M. M

illo

t/J.

Wic

kbo

ldt/

LLN

L/N

IF

FYSICAFL!TS


The two main candidate designs for the harvest of nuclear fusion energy so far are the tokamak and stellarator concepts. Whereas the tokamak is a 2D device (it possesses a radial symmetry), the stellarator fusion machine is completely three-dimensional. The latter has several advantages with respect to its better-known donut-shaped brother. In a tokamak, all magnetic field coils are flat. The magnetic field generated by these coils twists around the donut-shaped plasma vessel. Since the magnetic field is stronger on the inside of the donut due to geometrical reasons, particles near the outside of the reactor tend to drift towards the wall, causing damage and disrupting the plasma. These plasma disruptions can be quite violent; some even register on a seismometer! To counteract this particle drift, the tokamak relies on a large transformer inducing a current through the plasma to confine the charged particles. However, this plasma current is the main cause of several instabilities limiting the confinement time of the plasma, thus decreasing the device’s economic viability. Since the stellarator design does not rely on a transformer creating a plasma current, these instabilities are omitted altogether. The complex shape of the magnetic field has all the properties required to confine the plasma. Also, the absence of a transformer makes the stellarator a conti-nuously operating machine, in contrast to the pulsed tokamak.

Stellarators require a stronger magnetic field than tokamaks to contain the charged particles and heat them to fusion-relevant temperatures. Scientists are currently developing materials able

to sustain strong magnetic fields at high temperature, so-called high-temperature superconductors. In these materials, elec-trical current hardly experiences any resistance, allowing for very strong currents and with it very strong magnetic fields. A huge current of multiple kA flows through the field coils to get to the needed magnetic field of 3 Tesla. This causes the magnetic coils to attract each other, resulting in a high-tech tug-of-war between field coils. These enormous forces shift the coils up to 4 centimeters when the magnetic field is turned on, while the magnets need to maintain a relative orientation to one another accurate within about 100 micrometers.

One of the challenges of the stellarator lies in the shaping of the magnetic field coils. The ideal three-dimensional plasma shape is calculated, such that the particle drifts basically cancel out. To do this however, extensive plasma calculations are necessary on different scales, in three dimensions. This is why stellarator engineering made huge progress in the 80s, upon the advent of the supercomputer. The equations governing the plasma's fluid-like motion and its interaction with the magnetic field needed to be solved, resulting in a so-called magnetohydrodynamic model. But that's not all. Other equations describing the particle drift, collisions and diffusion also were to be solved before scientists could begin to build the field coils for the stellarator machine.

—By: Lars van Ruremonde (editor Van der Waals)

A twisted design

Ph

oto

: Hib

iki W

atab

e, N

atio

nal

Inst

itu

te f

or

Fusi

on

Sci

ence

, Jap

an


w

Choosing your Master'sThis section is meant to guide you, a third-year Bachelor's student who is starting his/her Master's within one year, through the process of choosing your Master's.

1. If you have a busy life and you are working hard on finishing your Bachelor's, you might forget to take a moment to think about the next step in your studies. Orient yourself on the possi-bilities. Do you want to start your Master's right away? Do you want to join a student team? Do you want to do a board year (for example at a study association, student association, Wervings-dagen, etc.)? To give a time indication: it is good to know this at least half a year before your expected Bachelor's graduation date.

2. If you want to do your Master's, then here comes the hardest part: deciding which Master's you want to do. If the Master's in Applied Physics feels natural to you, that is fine. But if you are not so sure, go ahead and visit some Open Days of different universities (including ours). Do this a few months before you actually want to start.

3. If you know which Master's you want to do, you are now ready to enroll yourself via Studielink. Note that to fina-lize your enrolment, you need to allow the university to draw the tuition fees from your bank account. This whole process (including the timeframe) should not be any diffe-rent from the yearly Bachelor's re-enrolments so far.

4. If you have enrolled for the Master's Applied Physics, it is now time to choose your Master's track (i.e. Flow, Bionano or Plasma). If you want to do the Fusion 'track', there is a catch: it is an altogether different Master's! Have a look at the next section 'Advice from STOOR'.

5. If you start in quarter 1, enroll yourself for the core courses of your Master's track via Osiris during the summerholidays. You can finalize your planning for the remaining Master's courses during quarter 1. STOOR wishes you good luck with your Master's!

Master's and external internship 101

STOOR

Choosing a Master's and arranging an external internship can both be quite stressful. So, how do you actually choose your Master's? And how do you arrange such an external internship? STOOR presents their new 101 class: 'The art of choosing your Master's and arranging your External Internship'. Let's (en)roll.

Advice from STOORThe Fusion 'track' is actually an altogether different Master's and not a track from the Master's Applied Physics. Therefore, if you want to do the Masters's Fusion (or a double degree with AP), you should enroll yourself via Studielink like you would with any other Master's (see step 3). The full name of Fusion is 'Science and Technology of Nuclear Fusion'.

Arranging your external internshipThe external internship of your Master's is a phenomenal chance to explore foreign cultures and engage in research activities in another country. This section will guide you, a third-year Ba-chelor's student or a Master's student, through the steps of arranging such an unforgettable external internship.

1. Orient yourself on what kind of project you want to do. The nature of the project does not need to be related to your Master's track.

2. Make a decision on where you want to go. Do you want to go to a place within the EU or outside of the EU? What kind of ‘experience’ do you want to have? What culture would you like to explore? What is your budget? Asking yourself these questions will help you choose a country that best fits your wishes (and restraints).

3.Look around for opportunities to get in touch with univer-sities, companies or research institutes that offer the type of projects you like and are situated in that part of the world you want to go to. Tips: use the international contacts of the capacity groups from our department here in Eindhoven. Ask a professor which universities, compa-nies or research institutes his/her group is affiliated to.

4. Find somebody who can be your TU/e supervisor, use your (newly acquired) list of contacts to arrange a project together with that supervisor and do all the necessary TU/e paperwork here in Eindhoven (e.g. application forms).


If you want to go to a more renowned university (e.g. Harvard, Stanford, …), be warned that they can charge you money to do research for them! Check with your professor in Eindhoven and the professor at the host location whether one of the parties would be willing to pay this ‘research money’ for you.

Check whether you can apply for some kind of scholarship. If you stay within the EU, check out the Erasmus+ for study and the Erasmus+ Placement grants: the first one is for studying or doing research at a university, the latter deals with intern-ships at companies and research institutes. If you go outside the EU, you can apply for the TU/e Fund International Experi-ence and the Holland Scholarship. For more information, go to studiegids.tue.nl and search for ‘TU/e beurzen buitenland’. Contact the ESA at [email protected] if anything is unclear.For more exotic scholarships, have a look at beursopener.nl, scholarshipportal.com and european-funding-guide.eu. If you need a letter of recommendation, send an e-mail to Petri van der Vorst ([email protected]). —By: Niels Smith (editor STOOR)

5. Take care of all the practical issues (e.g. visa, work permits, insurances, vaccinations, finances, housing, flights etc.). Have a look at our presentations at \\physstor\stoor and check studiegids.tue.nl/goingabroad for smaller points that tend to get forgotten in the hassle of arranging your internship.

6. Last of all: do not forget to enjoy the expe-rience of going abroad! STOOR wishes you safe travels and all the best for your preparations.

Advice from STOORBook your flight(s) when your visa and work permit have been arranged, or take out a cancellation insurance. That way you will avoid wasting money on a flight you cannot use.

You can find reports of TU/e students who have been abroad to the country you want to go to at studiegids.tue.nl/goingabroad, section ‘Orientation’. The reports contain very relevant information on and solutions to all kinds of problems you will likely encounter in the months before and during your external internship.

Hi everyone! I’m Jonne Severijns, an Applied Physics student since 2016. Origi-nally, I’m from Maastricht, which is why I moved to Eindhoven right away at the beginning of my studies. I’m enjoying my time here as an active member of the study association for Applied Physics "J.D. van der Waals", both at commit-tees and at Curieus. Other

than that, I like reading, watching good movies, having a drink with friends, and every now and then I go for a run. It didn’t take long for me to find out that educational matters are very interesting, which is why I joined the STOOR team. I think it is of vital importance that students give their opinion on education, because only then we can improve it.

New STOOR employee: Jonne Severijns STOOR announcements:The winners of the STOOR educational awards will be announced at the Van der Waals Borrel on Thursday the 11th of October.

The Bachelor Final Project ('Bachelor Eind Project') informa-tion session will take place on Wednesday the 24th of October 2018. This is the week before the examinations of quartile 1. All the capacity groups of Applied Physics will present their available Bachelor's projects during this session. This informa-tion session is most relevant to third-year Bachelor's students. Time and location will be announced a few weeks in advance.

The Master information session will be held Wednesday the 16th of January 2019. This is the week before the start of the examinations of quartile 2. This information session is most relevant to third-year Bachelor's students. Time and location will be announced a few weeks in advance.

The External Internship information session will take place on Wednesday the 3th of April 2019. This is the week before the start of the examinations of quartile 3. This information session is most relevant to third-year Bachelor's students and Master's students. Time and location will be announced a few weeks in advance.

STOOR is looking for new members for the study coun-cils of Applied Physics. The purpose of these councils is to provide teachers with all relevant feedback on the courses they teach. There are three councils: the propaedeutic (Bachelor's year 1), post-propaedeutic (Bachelor's years 2 and 3) and the master council. Every council will have two meetings per quarter.Are you a student who wants to engage in educational affairs and is interested in joining one of our councils? Send us an e-mail at [email protected].

STOORWhere: When: E-mail: Who:

Flux 0.259 Every lunch [email protected] Koolen Merel LaarhovenNiels Smith Jonne Severijns


COLUMN

Als natuurkundestudent vroeg ik me altijd af wat ik nou eigenlijk kan met de kennis die ik in mijn opleiding heb opgedaan. Andere vragen die bij je op kunnen komen, zijn: "Wat wil ik dan gaan doen na de opleiding?" en "Hoe kan ik de waarde van mijn oplei-ding uitleggen aan een recruiter?"

De TU's in Nederland bieden je na de Master de keuze tussen een weten-schappelijke promotie of een PDEng-opleiding. PDEng staat voor Professional Doctorate in Engineering. Je leert in de PDEng-opleiding hoe je je eigen project kunt uitvoeren en doordat je in diverse bedrijven opdrachten uitvoert, leer je ook je professionele zelf goed kennen. Dit geeft je een stevig fundament om je keuze voor de toekomst te maken.

"DTI is gegroeid naar ongeveer negen trainees per jaar."

Sinds 1989 bestaat in de faculteit Technische Natuurkunde de tweejarige ontwerpersopleiding. Deze opleiding stond vroeger bekend als de tweejarige aio (assistent in opleiding), maar ging van start als de opleiding Fysische Instru-mentatie. Tegenwoordig heet zij Design and Technology of Instrumentation, DTI.

De opleiding DTI is met de komst van mijzelf in 2010 en professor Ward Cottaar in 2011 gegroeid naar ongeveer negen trainees per jaar. Ze

stromen na twee jaar uit, na afron-ding van hun afsluitende trainee ship bij een bedrijf in het buitenland.

ReorganisatieWegens het financiële tekort bij onze faculteit is er een reorganisatie gaande. Het faculteitsbestuur heeft besloten dat de PDEng-opleiding DTI niet goed past in de faculteit. Er is te weinig aansluiting bij de vakgroepen. Ook zijn er twijfels over de financiële vooruit-zichten. Ik denk dat dit laatste te maken heeft met de beperkte instroom en de hoge kosten. Sinds de start van de reorganisatie is er een stop op het aannemen van nieuwe trainees.

OplossingNu is er toch een oplossing mogelijk. Een deel van deze oplossing is dat de trainees voortaan niet meer als toio (technisch ontwerper in opleiding) in dienst komen bij de TU/e, maar dat ze in dienst komen bij het bedrijf. Ze krijgen dan een betaling als medewerker. Het zal wellicht meer kandidaten trekken.

Voor een bedrijf is er ook een voordeel. De trainee is dan namelijk een volwaar-dige collega. Door meer acceptatie wederzijds is de kans groter dat deze de loopbaan voortzet in het bedrijf en niet na afloop van de tweejarige opleiding verdwijnt naar ASML. De investering is dan te rechtvaardigen als investering in een nieuwe talentvolle medewerker.

Ten slotte zit het voordeel voor de universiteit in de overheidsbijdrage. Als de toio betaald wordt dan kost dat veel geld. De benodigde overheidsbijdrage

bedraagt momenteel circa € 50.000 per opleidingsplaats. Met het nieuwe concept waarbij het bedrijf de medewerker in dienst heeft, is de overheidsbijdrage pakweg € 15.000. Daarmee worden alle twijfels over de financiën weggenomen.

"DTI pas niet goed in de faculteit TN."

De oplossing voor DTI ligt mijns inziens bij de voortzetting als nieuwe track bij de faculteit Electrical Engineering (EE). Nu zijn er de tracks Healthcare Systems Design (HSD) en Informatie- en Communicatietechnologie (ICT), en DTI zou daarbij gevoegd kunnen worden tot een programma dat je Design of Instrumentation and Elec-trical Systems zou kunnen noemen.

Ik heb in mei een groot project met een zestiental mkb's en start-ups ingediend voor 31 PDEng-projecten, waarvan een kwart voor DTI. Als deze subsidieaan-vraag gehonoreerd wordt, dan creëert dit een push om DTI voort te zetten. De bal ligt dan bij de faculteit EE. De goedkeuring hopen we in december te krijgen. Mijn advies aan de Masterstu-denten luidt daarom: wacht even af tot het Sinterklaas wordt, dan weet je of je bij DTI kunt solliciteren naar een PDEng-plaats bij een bedrijf. Nu maar hopen dat de Goedheiligman dit jaar vrijgevig is.

—Door: Jan-Jaap Koning (VENI-lid en projectmanager DTI)

Afscheid van PDEng-opleiding DTI?

Foto

: fo

tog

raaf

on

bek

end


Dagelijks verbruikt iedere Nederlander ruim 500 kWh aan energie. Dit is een combinatie van het gebruik van gas en elektriciteit (wat in die volgorde ongeveer in een verhouding 6 tot 1 staat). Deze 500 kWh is echter niet gelijkmatig over de dag verdeeld; tijdens je slaap verbruik je het minst en aan het einde van de middag en het begin van de avond verbruik je het meest. In figuur 1 is voor vier maanden (ieder behorend tot een seizoen) weergegeven hoe hoog de vraag naar energie is over een gemiddelde dag. Om ervoor te zorgen dat tijdens deze pieken genoeg energie beschikbaar is en tijdens de dalen energie wordt gespaard, kan gebruik gemaakt worden van het dal in de vraag naar energie daarvoor. Het overschot van geproduceerde energie kan opgeslagen worden en later weer gebruikt worden.

De huidige opslag van energie kan onder worden verdeeld in vier technologieën: mechanische, elektrische, thermische en chemi-sche opslag. Iedere technologie biedt unieke mogelijkheden, maar heeft ook unieke nadelen. De combinatie van deze techno-logieën moet ons energieprobleem voor de toekomst oplossen.

Mechanische energieopslagEnergie kan allereerst mechanisch opgeslagen worden; energie wordt dan opgeslagen in vormen van potentiële en kinetische energie. De potentiële energie wordt op grote schaal op twee manieren opgewekt: door het (verder) onder druk zetten van een cabine (wordt ook wel persluchtopslag genoemd) of door het omhoog pompen van water door een pompcentrale. In beide gevallen kan energie omgezet worden in een vorm die later eenvoudig terug in elektriciteit kan worden omgezet. De perslucht en de waterstroom drijven in dat laatste geval gene-ratoren aan om piekbelastingen op te vangen. Van alle momen-teel geïmplenteerde en in dit artikel benoemde technologieën behalen de pompcentrales de hoogste capaciteit; in Bath County in de Verenigde Staten wordt gebruik gemaakt van twee water-reservoires die een onderling hoogteverschil van 380 meter hebben, resulterend in een maximale opslag van 47,9 GWh. Dat is grofweg evenveel energie als er vrijkwam bij de atoombom Little Boy die in Hiroshima detoneerde. Maar daar dan drie van...

Kinetische energie kan worden opgeslagen in de rotationele energie van een vliegwiel. Dit is een loodzware metalen cilinder die zich deels in een spoel bevindt, net als een dynamo. Het vliegwiel kan elektrisch ‘opgeladen’ worden door hem aan te drijven met deze spoel en kan weer ‘ontladen’ worden door via magnetische inductie stroom op te wekken. Een dergelijk systeem is ideaal als er in korte tijd extreem veel vraag is naar of aanbod is aan een enorme stroom, maar ook voor systemen die specifiek extreem vaak moeten open ontladen. Een groot voordeel ten opzichte van andere technologieën (met name batterijen) is namelijk het gegeven dat een vliegwiel lang meegaat en relatief vele cycli kan doorstaan. Een grote ontwik-keling die vliegwielsystemen momenteel ondergaan is om kogellagers (die de cilinder dragen) te vervangen voor systeem dat de cilinder magnetisch kan laten zweven. Hierdoor verliest het systeem veel minder energie wanneer hij ‘standby’ staat. Een systeem dat erg gebaat is bij een enorm krachtige stroom in een klein tijdsinterval, is een tokamak (een apparaat waarmee een heet plasma opgewekt en onder controle gehouden kan u

Opslaan als .watt?WETENSCHAP

Onder de naam Energy Now komen bedrijven, studenten en innovateurs jaarlijks bijeen om te discussiëren over de toekomst van energie. Op 17 mei 2018 vond in het Evoluon in Eindhoven dit congres plaats met het thema Energy Storage & Conversion. Het duurzaam opwekken, distribueren en efficiënt opslaan van energie zijn alle onderwerpen waar momenteel veel mogelijkheden zijn. In de nabije toekomst zullen hierover uitdagende beslissingen genomen moeten worden. Op welke technologieën rekenen we nu op het gebied van opslag en omzetting van energie en wat zijn er de voor- en nadelen van?

Figuur 1: De seizoensafhankelijke dagelijkse vraag naar energie van de

regio New England in de Verenigde Staten. Bron: New England ISO.

Tijdstip van de dag (uur)0 24126 18

Januari April Juli Oktober

Gem

idde

lde

vraa

g na

ar e

nerg

ie (G

W)

20

10

15


Figuur 2: Schematisch overzicht van alle huidige technologieën op het gebied van energieopslag.

u worden door middel van sterke magneetvelden). Zo gebruikt JET (Joint European Torus) twee vliegwielen van 775 ton per stuk die samen 7,5 GWh aan energie kunnen leveren met een maximaal vermogen van 800 MW. Deze energie wordt gebruikt om de enorme vereiste stroomsterkten op te wekken die het extreem hete plasma onder controle moeten houden.

Elektrische energieopslagIn plaats van het opslaan van energie in mechanische systemen, is het ook mogelijk om energie elektrisch op te slaan. Dit wordt momenteel op drie manieren gedaan: door het gebruik van condensatoren, supercondensatoren en supergelei-dende magnetische energieopslag (SMEO). De eerste twee slaan energie elektrostatisch op en hebben dezelfde functie: snelle, energieke ontladingen die heel vaak herhaald kunnen worden. Een supercondensator verschilt van een gewone door het gebruik van geavanceerdere materialen (zoals poreuze koolstofmaterialen die het oppervlak vergroten en een beter diëlectricum tussen de condensatorplaten. Een standaard condensatorsysteem kan zonder moeite meer dan 100.000 keer open ontladen. Dit is aanzienlijk hoog vergeleken met alle andere technologieën. Helaas varieert het voltage dat ze leveren terwijl ze ontladen, dus is er extra uitrusting nodig om ze te stabiliseren wat de kosten omhoog drijft.

"47,9 GWh is grofweg driemaal de energie die vrijkwam bij de Little Boy atoombom in Hiroshima."

De eerdergenoemde SMEO-systemen hebben een stabieler voltage tijdens het ontladen, mede omdat de energie in een magnetisch veld wordt opgeslagen in plaats van een elektrisch veld. Elektrische energie wordt in een supergeleidende spoel opgeslagen, waarmee een magnetisch veld wordt versterkt.

Omdat de spoel supergeleidend is, betekent dat dat de stroom onderhouden blijft, ook wanneer er geen spanning meer over de spoel wordt gezet. Daarnaast hebben deze supergeleidende spoelen een rendement van meer dan 95%, wat de SMEO-technologie een veelgebruikte technologie maakt om onef-fenheden in de spanning van het elektriciteitsnet op te vangen. Een dergelijk systeem moet wel supergeleidend blijven, wat betekent dat de spoel supergekoeld moet blijven; dat is uiter-aard een flinke kostenpost. Daarnaast kan de spoel niet heel lang opgeladen blijven; het systeem werkt optimaal als het iedere 2 uur open ontlaadt. Tot slot zal een SMEO-systeem nooit op grote schaal geproduceerd worden; om 1 GWh aan energie magnetisch op te slaan heb je een spoel met een omtrek van 160 kilometer nodig. Bovendien zou de stroom-sterkte in dat geval dusdanig hoog worden dat het supergelei-dende materiaal minder efficiënt wordt (ieder supergeleidend materiaal heeft een zogenoemde maximale stroomsterkte waarna het zijn supergeleidende eigenschappen verliest).

Thermische energieopslagDeze eerste twee takken van energieopslag, mechanische en elektrische opslag, zijn geschikt voor grote installaties. Voor kleinere toepassingen, bijvoorbeeld voor de energieopslag van een kantoorgebouw, zijn andere technologieën geschikter.Als eerste voorbeeld daarvan volgt de thermische opslag van energie: dit kan in opslagen met lage en hoge temperaturen voor verschillende doeleinden. Allereerst de koudste: cryo-gene energieopslag. Bij deze technologie wordt energie tijdens de daluren van de vraag naar energie gebruikt om cryogene vloeistoffen te vervaardigen, zoals vloeibare lucht of vloeibaar stikstof. In het voorbeeld van vloeibare lucht kan de energie er vervolgens weer uitgehaald worden door de vloeibare lucht onder druk in een warmtewisselaar te pompen. Bij het opnieuw verdampen van de vloeibare lucht vergroot het volume duizend-maal, zodat met de ontstane druk een turbine aangedreven kan worden. Onder de cryogene energieopslag vallen ook de systemen die aardgas omzetten in lng (liquefied natural gas). Hiermee wordt de energiedichtheid van de brandstof verhoogd.

Energieopslag Technologieën

Mechanisch Elektrisch Thermisch Chemisch

Potentieel Kinetisch Elektrostatisch Magnetisch Lage temperatuur Hoge temperatuur Chemisch Elektrochemisch

Persluchtopslag

Waterpompopslag

Vliegwielen

Condensatoren

Supercondensatoren

Supergeleidende magneetopslag

Aquifers

Cryogene vloeisto�en

Voelbare warmte

Latente warmte

Batterijen

Brandstofcellen


In order to ensure that electric energy is collected, distri-buted and saved efficiently, an infrastructure must be

Nou zijn dat geen toepassingen die geschikt zijn voor een doorsnee consument, maar de andere variant van lage tempera-tuur energieopslag wel: het gebruik van aquifers of van andere ondergrondse opslag van water. In de zomer kan er gebruik gemaakt worden van koel water uit de grond, met als gevolg dat de temperatuur van het water in de opslag langzaam stijgt. In de winter wordt er juist gebruik gemaakt van het nog steeds warme water, waardoor de opslag weer afkoelt. Dit systeem is daarom sterk afhankelijk van het seizoen en is daarmee voor veel toepas-singen die energie nodig hebben of kwijt moeten niet geschikt. Een perfect voorbeeld waarvoor het wel geschikt is is de verwar-ming en verkoeling van kantoorgebouwen. Het grootste percen-tage van het energieverbruik van Nederland (ongeveer 35%) is afkomstig van kantoorgebouwen en het grootste deel daarvan is airconditioning en verwarming. Daarom heeft Nederland behoor-lijk geïnvesteerd in het gebruik van aquifers; Nederland staat wereldwijd bovenaan qua capaciteit met meer dan 1100 grote operationele systemen, veelal verbonden met kantoorgebouwen.

Er vallen twee technologieën onder de hoge temperatuur energieopslag: een van die twee slaat voelbare warmte op (ongelukkig vertaald van het Engelse sensible), de andere slaat latente warmte op. Bij beide technologieën wordt warmte overgedragen naar een medium met een hoge warmtecapaci-teit, alwaar de warmte-energie voor langere tijd vastgehouden kan worden. Latente warmteopslag verschilt van voelbare warmteopslag in het feit dat het medium bij latente warmteop-slag een fase-overgang ondergaat (zoals verdamping of kristal-lisatie). Als de energie vervolgens onttrokken wordt, vindt de faseovergang plaats in tegengestelde richting. Systemen die gebruikmaken van voelbare warmte zijn aanzienlijk goedkoper en eenvoudiger om te produceren. Het in Veghel gevestigde bedrijf Ecovat produceert enorme met water gevulde onder-grondse vaten die minder dan 10% warmteverlies lijden. Systemen die gebruik maken van latente warmte profiteren echter van een grotere energiedichtheid en komen het best tot hun recht in combinatie met thermische zonne-energie techno-logieën. Daarmee kan de warmte van het zonlicht direct worden omgezet in de verhitting van water, zonder tussenkomst van elektrische circuits, resulterend in een zeer hoge efficiëntie.

Chemische energieopslagTot slot wordt energie chemisch opgeslagen. Het grootste deel hiervan is strikt chemisch en omvat alle conventionele batte-rijen: een systeem waarin tussen twee elektroden een stroom

van geladen deeltjes loopt zodra er chemische reacties plaats-vinden aan de elektroden. Voor sommige batterijen is dit proces onomkeerbaar, zoals de meeste alkalinebatterijen, maar voor steeds meer batterijen worden efficiënte manieren gevonden om ze opnieuw op te laden. Een van de meest primitieve hero-plaadbare batterijen is de loodzuuraccu die nog steeds in veel auto’s zit. Er zitten echter veel nadelen aan deze batterijen: ze kunnen gemiddeld maar 800 open ontlaadcycli aan, ze produ-ceren het brandbare waterstof als ze te ver opgeladen zijn en de sulfaten in de accu breken af als deze te lang niet ontladen wordt. Een andere veelgebruikte batterij is de lithium-ion (of Li-ion) batterij. In deze batterijen worden bewegende lithium-ionen gebruikt om spanningen op te bouwen en ze kunnen veilig vaak opgeladen worden en hebben een hoge energiedichtheid.

De laatste technologie die hier besproken wordt is de tech-nologie van brandstofcellen. Het verschil tussen die cellen en een batterij is dat de reagerende stoffen (vaak de elektroden) verbruikt worden en aangevuld moeten worden. De bekendste brandstofcel is de waterstofcel; waterstofcellen zetten water-stof en zuurstof om in water, waar energie bij vrijkomt. Doordat in brandstofcellen chemische energie direct wordt omgezet in elektrische energie, verliezen deze cellen minder dan 2% aan het omzetten van de energie, wat aanzienlijk lager is dan andere hier-voor genoemde technologieën. Helaas blijkt in de praktijk dat de typische brandstofcel een totaal rendement heeft van 50% door andere omzettingsverliezen. Toch zijn brandstofcellen erg in trek, met name waterstofcellen, omdat ze met behulp van overtollige energie waterstof kunnen produceren uit water. Dit proces is tot dusver de meest efficiënte manier om waterstof te produceren.

Zoals al is gebleken is iedere technologie geschikt voor speci-fieke situaties en is het niet slim om alle aandacht op een enkel systeem te vestigen. Een combinatie van de verschillende tech-nologieën maakt het mogelijk om duurzaam en efficiënt energie op te slaan voor nu, maar ook voor de toekomst. Een aantal technologieën heeft weinig ruimte voor innovatie meer over, zoals de mechanische systemen, terwijl andere juist verbeterd kunnen worden door het gebruik van andere stoffen of door technologieën innovatief te combineren. Zo kunnen thermische technologieën prima gecombineerd worden met de andere technologieën door hun restwarmte efficiënt te gebruiken. De stijgende vraag naar energie zal innovatieve oplossingen eisen.—Door: Joep Nieuwdorp (redactielid Van der Waals)

realised where multiple energy storage technologies are applied in tandem. At this moment, there is no single technology that is most efficient and applicable in every situation. Energy storage technologies can be divided into four groups: mechanical, electrical, thermal and chemical storage technologies. In that order, the scale of the systems generally decreases. Mechanical systems generally hold the largest capacity; in Bath County in the USA, two water reservoires ensure a potential capacity of 47.9 GWh. That's as much energy as thrice the energy omitted by the detonation of Little Boy, one of the atomic bombs that

was dropped in World War II. Together with mechanical systems, electrical storage technologies are mostly used for 'peak-shaving'; evening out the daily peaks of supply and demand of energy. Thermal and chemical storage technologies generally consist of smaller systems and are therefore applied for smaller demands for energy. They are also suitable to single consumers, who can also use for example chemical batteries or thermal underground reservoirs to store energy. In the end, a combina-tion of many of these technologies is most efficient at storing and then distributing energy. In the near future, it is important to invest in expanding and innovating these storage techniques further, as well as developing methods to combine them.


Measuring wineWine is a complex mixture of different molecules: water, alcohol, and aromatics. Even though we (roughly) know which molecules to search for, wine connoisseurs, or oenophiles, and physical tests are still unable to map a wine’s exact molecular contents. To detect, analyze, and measure the exact molecular contents multiple instruments are needed. Such instruments include spectroscopes, gas/liquid chromatographers, refrac-tometers, rheometers, viscometers, evaporators, thermal analyzers, and calorimeters. Obviously, performing all these tests would be time-consuming, and much too expensive.

Rationally, I can understand a winemaker’s viewpoint to not perform all these tests. However, as a physicist I would love to analyze my wine. Luckily, manufacturers of (scientific) instru-

ments feel the same and have brought wine analyzers to the market. For instance, Bruker has introduced an ATR (Attenuated Total Reflection) FTIR (Fourier-Transform Infrared Spectroscopy) wine analyzer: the alpha II. Instead of illuminating a sample with monochromatic light, FTIR makes use of a broadband light source. This spectrum of light frequencies is modified with a Michelson interferometer, such that some wavelengths are blocked at some mirror positions, while others are transmitted. Data is acquired over a range of mirror positions, resulting in a high resolution over a wide spectral range. The first advantage of this technique is that information from all wavelengths is collected during each measurement, resulting in a multiplex that gives a better signal-to-noise ratio. The signal is strengthened even further by the massive throughput of light in such systems, since no slits are needed. Mind you, my goal here is not to adver-

In vino physica

SCIENCE

Richard Feynman once commented that to take a look at a glass of wine is to take a look at the entire universe. There’s tons of physics swirling in there, all waiting to bubble to the surface. In vino veritas, is what the Romans used to say. In all honesty though, that proverb isn’t so much about the wine as about the truths that people speak when drinking it a lot. Nonetheless, in wine there’s truth and physics. Let’s see if we can find some of both.


tise spectroscopy producers, but rather to advocate the beauty of the techniques that enables better wine analysis. Thanks to these devices wine can be analyzed without having to go through lengthy sample preparation procedures. Wine parame-ters like its density, levels of alcohol, fructose, glucose, reduced sugar, acetic acid, glycerol content, its total acidity and pH value are suddenly within reach. Knowing that all these parameter values are at our disposal makes my physicist’s heart take a leap.

Sad wineHowever, not all’s well with wine. It has even been known to cry from time to time. Cry? Yes, cry. Wine is a mixture of mostly water and alcohol, both of which have different physical proper-ties. As a result, strange fluid-dynamical effects can be observed inside this small glass. Due to the Marangoni effect some wines are even able to cry. Let me elaborate on that a bit more. Water and alcohol both have different surface tensions and evaporation rates. Alcohol has a lower surface tension and a faster evapora-tion rate. Inhomogeneous mixing of the two results in regions with different physical properties. A region with a lower alcohol concentration will pull on the surrounding liquid more strongly, due to a higher surface tension. The tears of crying wines form where the surface of the wine touches the glass. Here, capil-lary forces push the liquid up, generating a thin film on the glass. Alcohol evaporates faster than water here. This causes the alcohol content to drop, raising the film’s surface tension. Therefore, the thin film will pull on the bulk of the wine, gene-rating an upward flow! At one point the film will have collected too much liquid, after which gravity will pull down a droplet or tear. We don’t even need to swirl our glasses for this to happen. The effect of tearing wines has been known since 1855, and the general effect was first described in the doctoral thesis of Carlo Marangoni in 1865. It feels only natural that these effect were studied in the land of the wine, where they have probably tried to chart the fluid-dynamical effects in olive oil as well!

Stirred, not shakenSurprisingly, other wine enthusiast that have looked for fluid-dynamical effects are the Swiss. In a 2011 study of the École Polytechnique Fédérale de Lausanne they show that three factors may determine whether your merlot arcs smoothly

or starts to splash. Oenophiles are masters at generating the perfect swirl without creating any splashes, but thanks to scientific knowledge this perfect swirl is now within our reach as well. Scientists and wine enthusiast have long known that swirling mixes oxygen into a red wine, enhancing its taste. One evening over their own bottle of wine, Swiss researchers decided to tackle the fluid dynamics of wine swirling. They filled up small cylinders in various sizes and volumes, then set them to swirl. For uniformity, gyratory equipment was used to create a common swirl. The team presented their findings, combined in mathematical formulae, at the annual meeting of u

“A poet once said, “The whole universe is in a glass of wine.” We will probably never know in what sense he said that, for poets do not write to be understood. But it is true that if we look in glass of wine closely enough we see the entire universe. There are the things of physics: the twisting liquid which evaporates depending on the wind and weather, the reflections in the glass, and our imagination adds the atoms. The glass is a distillation of the earth’s rocks, and in its compo-sition we see the secrets of the universe’s age, and the evolution of the stars. What strange array of chemicals are in the wine? How did they come to be? There are the ferments, the enzymes, the substrates, and the products. There in wine is found the great generalization: all life is fermentation. Nobody can discover the chemistry of wine without disco-vering the cause of much disease. How vivid is the claret, pressing its existence into the consciousness that watches it! If our small minds, for some convenience, divide this glass of wine, this universe, into parts — physics, biology, geology, astronomy, psychology, and so on — remember that nature does not know it! So let us put it all back together, not forgetting ultimately what it is for. Let us give one more final pleasure: drink it and forget it all!” – Richard Feynman

2. Smell

3. Taste

Categories:Fruit, �oral, herbal,vegetal, and oaky

Example: blackberryfor fuits, rose for �oral,cedar and nutmeg foroak.

Categories:Body, sweetness,alcohol, tannin,acidity, �avor, length,and �nish

Example: dryingmouth for tannin,soury taste for acidity,10 seconds taste forlength.


u the American Physical Society’s Division of Fluid Dyna-mics. One of the researchers says that, unlike the secrets of the molecular contents of wine, the factors determining this problem aren’t overly complicated. It boils down to three things: the ratio of the level of wine poured in to the diameter of the glass; the ratio of the diameter to the width of the circular shaking; and the ratio of the forces acting on the wine. The two main forces acting on swirling wine are the centrifugal force pushing the wine to the outside and the gravitational force pulling the wine down. The team can proclaim them-selves as top wine swirlers by tweaking these factor. They are able to create running waves with a single smooth crest all the way down to four succeeding miniwaves. Whenever the ratios are kept constant, identical waves can be obtained for different glass volumes and different swirling speeds. The researchers conclude their findings by explaining that overly enthusiastic wine swirlers manage to splash their drinks by breaking this running wave, much like an ocean crest. The team found out that the breaking acceleration for a merlot is about 40% of the gravitational force. So, for next time you know to not swirl that 150 ml of your favorite red faster than 4 m/s.

Other than impressing your friends with all these facts at the next wine party, there are other useful applications of the researchers’ findings. Biologists, who grow bacterial cultures, often mix cells with nutrients in one big jar. By swir-

ling they distribute the nutrients and remove excess carbon dioxide. Packed with the knowledge of the perfect swirl, these biologists can optimize their growth technique.

Sparkle sparkle little wineBy this time, some of you might be in a favor of a little fizz. Frothy heads are created when pouring sparkling wine and champagne the traditional way (upright in a glass). This delicious white can be the start of a sparkling evening or the beginning of a fizzling out party. Namely, with this traditional pour a great deal of CO2 is lost. This has a negative effect on the vivacity and odor of your wine. Usually, volatile organic compounds are carried in the CO2 bubbles, which give scent and taste to your wine. After this immense first burst, you nose is stimu-lated and used to this strong smell. Every other sip you take will have a lesser and lesser taste. The correct way of pouring sparkling wines is similar to pouring a beer. By tilting the glass 45 degrees as much as twice the amount of dissolved CO2 can be retained in your drink. This results in a longer-lasting bubble stream and a more intense aroma, resulting in a better evening.

Another classical mistake is the misuse of the glass for spark-ling wines. Coupes are traditional, high-end glasses for serving these sparkling drinks. However, they should be avoided. There are two main reasons. Firstly, in a coupe, the wine will have a much greater surface area in contact to air. Therefore, a lot of CO2 is lost through diffusion at this interface. A flute has a much smaller surface area in contact to air, and will retain the CO2 longer. Secondly, the different shape of the glass results in a different pattern of convection. In a flute the vortex zone covers the entire glass, and all volatile organic compounds are distributed and released. In contrast, the vortex zone of a coupe covers only about half of the wine glass, resulting in far fewer bubbles and thus less volatile organic compound losses.

Lastly, the temperature has a great effect on your sparkling wine experience. Namely, the temperature affects the visco-sity and the diffusion rate of CO2. Cooler wines will retain dissolved CO2 much longer. Losing all your CO2 in one go is ill-advised, but so is not losing anything. Over-chilled wines have a sparse flow of bubbles, and release only few volatile organic compounds. Therefore, the taste and aesthetics of your sparkling evening won’t be as good. Top tip for your next fancy dinner event: these wines are best served around 8-10°C.

After reading this article you can now call yourself a veritable physical wine connoisseur, and probably your mother will be proud of you that you can reproduce all these (useless) facts on wine. However, you know better! Because, all these facts and findings can be used to enhance your (and their) wine experience. For those that can’t memorize everything, I’ve added a little cheat sheet, which you can bring to your next wine party. Convenient, wallet-size, for those lazy physicist.

—By: Korneel Ridderbeek (editor Van der Waals)

1. VisualRed White

Youn

gOl

d


VARIA

In Grenoble ga ik namelijk op externe stage voor mijn master. Op een groen beboste campus ligt het Laboratoire des Écou-lement géophysiques et Industriels (LEGI), ofwel het lab voor geofysische stromingsleer. Het huisvest het Coriolos platform, ‘s werelds grootste experimentele rotatietafel. Zelf zal ik experi-menten uitvoeren op een kleiner model. Hoe dat verloopt, wat de resultaten zijn en hoe mijn stage bevalt, lees je in dit artikel.

Zoals veel studenten het studeren uitstellen, wacht ik rustig tot de voorbereidingsstress me vastgrijpt. Hoe groot mijn reis is, besef ik me pas wanneer ik eenmaal vertrokken ben. ‘s Nachts arriveren op een lege kamer is behoorlijk stressvol, zelfs al ben ik ‘alleen maar’ in Frankrijk. Het mislukte voor-nemen om Frans geleerd te hebben, dat kan ik nog niet uiten in die taal; ook bij de Engels sprekende studenten blijf ik een taalbarrière voelen. Het feit dat de wereld voor me open ligt, is een moeilijk maar bevrijdend gegeven.

Het plan voor mijn stage lijkt in ieder geval duidelijk. Volgens mijn begeleider kan ik de eerste paar dagen besteden aan het leren begrijpen van Linux, Python, en uvmat (software voor particle image velocimetry (PIV), ontwikkeld op het LEGI). Vervolgens kan ik spelen met oude data, ongeveer een week lang. Zo raak ik vertrouwd met de software en begrijp ik wat ik moet verwachten. Dezelfde aanpak kan ik gebruiken om, in stapjes, de simulatie op te bouwen. Mijn verslag schrijven en papers lezen komt tussendoor dan wel. Zo bouw ik langzaam toe naar het uiteindelijke experiment. Maar wat simuleer ik nou eigenlijk?

Barokliene instabiliteitHet weer wordt in grote mate bepaald door de beweging van zogenoemde fronts. Fronts zijn scheidingsvlakken tussen vloeistoffen van verschillende temperaturen en worden vaak gekenmerkt door een scherpe overgang in dichtheid. Door de scherpe scheiding kan er sprake zijn van een afschuif-snelheid aan beide kanten van het front, met verschillende grootte en richting. Hierdoor worden de vloeistoffen niet

Terwijl de gemiddelde student zich zorgen maakt over tentamens, stap ik in de Thalys en kijk uit over Vlaamse steden en Franse heuvels. In plaats van uren te wachten op een vliegveld, heb ik een tussenstop in de romantische vloedgolf aan toeristen in Parijs. Een tweede trein brengt me verder naar de Alpen, waar ik tussen drie bergmassa’s mijn thuis voor de komende drie maanden vind: Grenoble.

gemengd. Dit is ook wel zichtbaar in sommige rivieren die ontmoeten en over een lange afstand pas mengen.

Op globale schaal merken fronts ook de rotatie van de aarde. Wanneer vloeistofdeeltjes bewegen, worden ze opzij geduwd. Bewegende vloeistofdeeltjes bij het front onder-vinden een gradient in de druk en in corioliskracht waar ze aan onderhevig zijn. Het front kromt zodanig dat deze krachten in evenwicht zijn, wat de thermische windbalans wordt genoemd. Vanzelfsprekend is dit evenwicht niet volkomen statisch. Instabiliteiten op het front ontstaan als gevolg van resonantie tussen golven in de twee lagen. Een kleine verstoring van het front, ofwel verplaatsing van vloeistof en daarmee een verandering in de vorticiteit, kan daardoor groeien. Deze interactie resulteert in barokliene instabiliteit.

Mijn experiment simuleert een front waarop barokliene insta-biliteit plaatsvindt. Op een rotatietafel bevindt zich een u

Op stage in Grenoble

Op de TU/e hebben we de Groene Loper, maar op de groene campus in

Grenoble ligt een soort van schaakbordpad.


u twee-lagensysteem. Op het oppervlak van de bovenste laag draait een schijf in het roterende stelsel, wat een afschuif-snelheid in die laag veroorzaakt. Doordat Ekmantransport plaatsvindt in alleen de bovenste laag, verbuigt het grensvlak. Vloeistofkolommen bij het grensvlak ondervinden daardoor vortexstrekking of -inkrimping. Door het behoud van poten-tiële vorticiteit ondervinden ze een verandering in vorticiteit. Dit is vergelijkbaar met de situatie in de atmosfeer, waar de corioliskracht verandert bij verplaatsing. Wanneer het front dusdanig gekromd is dat de drukkracht en de corioliskracht in evenwicht zijn, geldt opnieuw thermische winbalans.

Helaas werkt de rotatietafel nog niet. Diep verscholen in de motor van de tafel is een klein onderdeel stuk. De hele constructie moet daarom opnieuw uit elkaar gehaald worden. Of ik nog zelf metingen kan verrichten, is nog de vraag.

Voorlopig maak ik gebruik van de data uit een voorgaand experiment. In dat experiment zijn frontale instabiliteiten onderzocht met de opstelling die ik zojuist noemde. De hoek-sneldheid van de aandrijvende plaat is daarbij de sturende parameter geweest. Met behulp van twee camera’s is de stroming gevisualiseerd met de LIF (Laser-induced Fluores-cence) en PIV (Particle Image Velocimetry) technieken.

VisualisatieDe werking van PIV berust op de beweging van deeltjes, gemeten door de correlatie tussen opeenvolgende afbeel-dingen. Dit vormt een snelheidsveld, waaruit een vortici-teitsveld te berekenen is. Dit staat toe over tijd het gehele veld te visualiseren. LIF daarentegen werkt op basis van een gemeten intensiteit die correspondeert met de dicht-heid van het front. Een laservlak door het grensvlak toont alleen vloeistof van de laag die een kleurstof bevat, waar-door golven op het grensvlak zichtbaar worden gemaakt.

In andere woorden, hiermee kan ik het snelheidsveld en het dichtheidsveld veranderend over tijd visualiseren. Hoe zijn deze aan elkaar verbonden? LIF-afbeeldingen laten de belichte, fluo-rescerende laag vloeistof zien. LIF is erop geprogrammeerd om de golven rondom het front te nemen. PIV aan de andere kant toont vorticiteit en dat is het sterkst aanwezig aan het grensvlak.

"Mijn experimenteel onderzoek heeft tot nu toe dus nog geen draaiend experiment gezien."

Gedurende lange tijd heb ik de PIV-metingen verbeterd. Daarmee ben ik nu in staat om filmpjes te maken waarin ik vortices kan zien ontstaan uit de instabiliteiten op het front. Jammer genoeg ben ik vergeten om kwantitatief te beschrijven welke golven ik heb geobserveerd.

In de LIF-metingen is het front zichtbaar gemaakt aan de hand van intensiteit corresponderend met dichtheid. Het front wordt gekenmerkt door een scherpe gradiënt in de dichtheid en dus in de intensiteit, die met een slim gekozen drempelwaarde bepaald kan worden. In voorgaande experimenten door Scolan is het front bepaald door de afstand van het front tot het middelpunt van de tank. Een golf, ofwel een verplaatsing van het grens-vlak en daarmee een verplaatsing van waar de bovenste en onderste laag gezien worden, is daarmee zichtbaar als veran-dering in die afstand. Jammer genoeg is de resolutie hiervan niet optimaal: kleine instabiliteiten worden niet opgemerkt.

Daarom heeft Thysen, mijn voorganger, een Matlabscript ontwikkeld op basis van de methode geopperd door Vincze. In dat script worden dichtheidsvariaties gemeten over de contour van een stationaire cirkel. Na wat middelen en fouriertransformeren/Hilberttransformeren geeft dit een Hovmöllerdiagram dat ook kleinere instabiliteiten laat zien. Jammer genoeg is ook dit niet optimaal.

Sinds 1934 is Grenoble verbonden met het Bastille via een kabelbaan.

De zogenoemde Boules, ofwel bubbels, geven een mooi uitzicht en een

makkelijke verbinding met de berg. Foto: Radio France, Antonin Kermen.

Het Amphitheatre Louis Weil is een van de universiteitsgebouwen met

een apart uiterlijk uit de brutalistische architectuur. Het heeft wat weg

van bepaalde rotsformaties in de bergen. Foto: Wikipedia, Rémih.


Met de LIF-metingen kunnen Hovmöllerdiagrammen gemaakt worden, een veelgebruikt stuk gereedschap voor meteoro-logen. Hovmöllerdiagrammen, ofwel tijd-plaatsdiagrammen, tonen de waarde van een veld in kleur, over een tijdsas en een lengte-as. De dichtheid van het front wordt gemeten over een cirkel. Deze waarden staan op de y-as. Tussen al deze krie-gels hoop ik binnen enkele weken golven te kunnen zien.

Le temps passeHalverwege mijn verblijf kijk ik anders tegen mijn stage en het leven in Frankrijk aan. In hoeverre ik de fysica en de program-ma’s begrijp, fluctueert over tijd net zoals de golven die ik bestudeer – en is net zo stabiel, bovendien. Ook het overzicht op alle golven die ik hoor te zien en alle observatiemethodes die ik gebruik, dat raak ik meer dan eens kwijt. Oftewel, lang-zaamaan begint de stress toe te slaan. Daarbij helpt het niet dat, eenmaal voorbij halverwege, de tijd begint te dringen.

Inmiddels draait de rotatietafel nog steeds niet. Ergens verscholen in het binnenwerk van de motor is een kleine fout gevonden. De hele opstelling mag dus opnieuw gede-construeerd worden. Mijn experimenteel onderzoek heeft tot nu toe dus nog geen draaiend experiment gezien.

Uit de beschikbare data heb ik een database gemaakt aan LIF- en PIV-metingen en Hovmöllerdiagrammen. Hiermee hoop ik in groter detail te kunnen beschrijven welke golven er zijn en wat de interactie is tussen kleine instabi-liteiten en grotere wervels. Volgens voorgaande metingen zou ik Kelvin-Helmholtzgolven, Holmboe-instabiliteiten en spontane inertiaalgolven kunnen observeren.

Daarnaast probeer ik de dataverwerking en visualisatieme-thode te verbeteren. Ik heb verschillende opties om de reso-lutie van de metingen te vergroten. Voor de LIF-metingen moet ik ervoor zorgen dat zoveel mogelijk data van het front

Voor wie verder wil lezenFlor, J.B., H. Scolan, and J. Gula (2011). “Frontal instabili-ties and waves in a differentially rotating fluid”. In: Journal of fluid mechanics 684. URL : doi: 10.1017/jfm.2011.338.

Scolan, H. (2011). “Dynamique et Stabilité de Fronts: Phénomènes Agéostrophiques”. PhD thesis. Université Joseph Fourier, Grenoble.

Thysen, J.H. (2014). “Frontal instabilities”. MA thesis. Eindhoven University of Technology.

Vincze M.; Harlander, U.; vor Larcher Th.; Egbers C. (2013). “An experimental study of transitions in a differentially heated baroclinic annulus with flat and sloping bottom topographies”. In: Nonlinear Processes in Geophys. 685.

meegenomen wordt. Een eerste optie hiertoe is om de straal en positie van de cirkel te bepalen. Helaas werkt dit in het meest ideale geval alleen voor fronts die cirkelvormig zijn. Een tweede optie is het verbreden van het oppervlak waarover de cirkel data neemt. Echter, dit verlaagt de resolutie enorm.

La fin approcheUiteindelijk heb ik een middenweg gevonden door de methodes van Scolan en Vincze te combineren. Met het eerste script bepaal ik de vorm en locatie van het front. Daarmee maak ik een contour. Vervolgens kan ik met het tweede script bepalen hoe de dichtheid varieert rondom dat contour en dus nabij het front. Effectief gezien filter ik hierdoor de grote golven weg en neem ik alleen kleine golven en instabiliteiten waar. Het blijkt effectief! Helaas ruïneer ik bijna direct mijn eigen perfecte code. Wat volgt is een week vol stress en pogingen om mijn eigen werk op te lappen. Daarna probeer ik eens de resultaten te analyseren.

"Helaas ruïneer ik bijna direct mijn eigen perfecte code."

Graag zou ik afsluiten met alleen de opmerking dat de laatste weken alleen maar interessant kunnen worden. Helaas wordt het ook alleen maar lastiger. Op de valreep voor het weekend in overleg met mijn begeleider blijkt wat er allemaal nog te doen valt, zoals alle verwerkte data archiveren en analyseren; me inlezen in verschillende fouriertransformaties; me inlezen in nog wat andere verslagen die begin dit jaar gepubliceerd zijn om een andere aanpak te bestuderen; me opnieuw inlezen in de verge-lijkingen en zo een vertaalstap te maken van het dichtheidsveld naar het snelheidsveld (of dat mogelijk is, kan ik dat bekijken?) en te analyseren welke golven ik nou eigenlijk observeer, wat me tot nu toe nog steeds niet gelukt is. Gelukkig kan ik in mijn vrije tijd heel ver de bergen inlopen. Daar kan ik alle weten-schap vergeten en in alle rust de wolken voorbij zien drijven.—Door: Terry van Bunder

Niet ver buiten Nederland is natuur als deze al te vinden. Ik heb me er

graag blaren voor gelopen om dit te zien.



Brought to you by:

Soccer tournament,

ALD, FYC activity

and more!

PICTURES


DiscoveryThe early 19th century marked an exciting time for physicists. The discovery of X-rays, alpha, beta and gamma radiation, and radio waves meant that initial notions of physics being ‘complete’ were utterly and completely shattered. Instead, the physics community was sent into a fervor, many hoping to discover new forms of radiation. One such physicist was Prosper-René Blondlot, a Frenchman, who made a discovery that would place him amongst the ranks of Röntgen, Becquerel and J.J. Thomson, or so he thought.

Before his discovery, Blondlot was certainly not an intellectual lightweight (which was why his later claims were taken so seriously). Chiefly occupying himself with propagation speeds of electricity and radio waves, Blondlot had won three prizes from Académie des Sciences (at the time one of the frontrunners of scientific development) and taught physics at the University of Nancy, France.

"French blood was brought from a simmer to a boil when Wilhelm Röntgen, a German, discovered X-rays."

In 1903, Blondlot’s goal was to discover whether X-rays exhibited wave or particle like properties, for the wave-particle duality was not widely accepted yet. He wanted to see if X-rays emerged polarized from the tubes used to generate them and in order to do this he set up a spark generator in the path of the X-rays. If the X-rays were polarized in the same direction as the spark, he proposed, the electromagnetic component of the X-rays would enhance the spark’s brightness. Much to his delight this was exactly what happened. He had provided conclusive evidence that X-rays did in fact exhibit wave like properties. However, Blondlot also conducted a second experiment. This time the X-rays passed through a

quartz prism. Out of the corner of his eye Blondlot, surprised, saw that the spark generator lit up, something that wasn’t supposed to happen. It was common knowledge that X-rays were not refracted by quartz prisms. Blondlot evidently agreed with this common knowledge and repeated the experiment, enclosing the generator in a cardboard box, thus excluding any light that might interfere. Again, the same result. After some testing Blondlot also wanted to photograph his findings as proof and used a calcium-sulphide-coated screen. This screen, placed in the box, would glow when irradiated. Once again, he detected some mysterious phenomenon and this time, backed up by conclusive, photographic proof, he proudly announced to the world that what would cost him dearly: N-rays.

Fame & gloryN-rays, named after Nancy, soon became a source of national pride for the French. Indeed, the French were eager to prove their intellectual superiority, especially to the Germans. Thus, it is not surprising that of the total of roughly 300 articles published about N-rays, most were French (but not all). Psychologist and polymath Gustave Le Bon (amongst others) even claimed to have discovered N-rays before Blondlot. So, not only did N-rays inspire a sense of nationalism, they also created rivalries and drama within the scientific community.

Before moving on, now is as good a time as any to sidestep into the hot mess that was the Franco-German history to provide some context as to why the French so vigorously wanted to best the Germans. The French, afraid of a unification of the German states, declared war on the German Kingdom of Prussia and were promptly crushed. The Germans formed the German Empire, led by Kaiser Wilhelm I and, for good measure, the French Third Republic. All in all, this was not the best time to be a French citizen. Later, French blood was brought from a simmer to a boil when Wilhelm Röntgen, a German, discovered X-rays and revolutionized physics. So, the French had many reasons to rub Blondlot’s discovery in their German rivals' faces.

A host of discoveries about N-rays were made in rapid progression (many promptly published in Nature) and the new form of radiation was found to have strange properties.

You've heard of X-rays, of radio waves, and of gamma rays, but have you heard of N-rays? Could there be a reason why the 300 articles published in Nature were swept under the rug?

N-rays

VARIA


In fact, there were so many of these odd ‘behaviorisms’ that the enumeration, made by G.F. Stradling, was 59 pages long. P.M. Augustin Charpentier, Professor of Medical Physics at the University of Nancy claimed that the muscles of rabbits and frogs, but also the sun emitted N-rays. Other scientists found that these rays were dampened by anesthetics but still could be used for medical imaging. N-rays that fell on the eyes would also increase low-light vision, or even hearing in some cases. N-rays were also proposed as causes for mental illnesses and as explanations for the inexplicable auras that notable spiritualists had. There was even talk of different types of N-rays: positive, negative and uncharged or the possibility of N1-rays which dimmed sparks instead of brightening them. The medical profession even proposed Physiological Rays that could be transmitted along a wire and that were exclusively produced by living creatures. N-rays were found to go through wood and blackened paper, but not through water. N-rays seemed to provide an endless frontier of research and limitless possibilities. This would soon end.

The first cracks appeared when other notable, mainly non-French, scientists tried to reproduce Blondlot’s findings. Lords Kelvin and Rayleigh, as well as Heinrich Rubens were amongst those who simply, no matter how hard they tried, could not find and see what Blondlot and the French claimed to see. Much to the delight of the French, Rubens had even embarrassed himself in front of the German Kaiser, Wilhelm II, when he failed to reproduce the experiment. At first it was

claimed that the rays could only be seen by those whose eyes

were sensitive enough, but this argument was not accepted. The final nail in the coffin was provided by Professor of Physics at the John Hopkins University,

Baltimore: R.W. Wood.

The missing prismAmongst his peers, Robert W.

Wood was known as a man of wit and one with a track record of debunking hoaxes. Wood was also a distinguished physicist in his own right, having made key contributions to spectroscopy and ultrasound, for instance being an important figure in the development of infrared and ultraviolet photography. All in all, he would be the perfect person to expose Blondlot. Like others, he too tried to replicate Blondlot’s discovery. But to his dismay he too failed, stating: “I attempted to repeat his observations, but failed to confirm them after wasting a whole morning”. Though initially hesitant, he was urged by Rubens, who was still mortified by his failure, to pay the University of Nancy a visit. What follows was a remarkable example of trickery and deception leading to the downfall of Blondlot.

During the summer of 1904 Wood found himself in Blondlot’s lab. Blondlot and his assistants promised to show him those elusive N-rays Wood himself couldn’t see. Performing his original experiment, Blondlot claimed that Wood should see

the spark’s brightness intensify. Wood saw nothing. Blondlot then showed the photographic plates, because ‘Wood’s eyes were not sensitive enough’. Wood saw no difference in those either. Even stating that the plates, required to be held in place for five seconds, allowed for (unconscious) bias on the part of the experimenter. He suggested a blind trial but this was quickly dismissed. The pivotal moment came when Wood was shown how the N-rays’ spectrum was measured.

In order to measure the spectrum of the rays, the rays had to pass through an aluminum prism which, according to Blondlot and his assistants, would break the rays into its different component wavelengths. It is important to note that, in order to compensate for external light, the room was made as dark as possible. After Wood played around with the apparatus for a bit he quickly snatched the prism out of its holder and asked Blondlot to repeat his experiment. Blondlot claimed to see exactly the same as before. Wood noticed that it made no difference to Blondlot whether or not the prism was inside the apparatus. For a second test, Blondlot demonstrated that by holding an iron file to his eye (which he claimed emitted much of the vision-enhancing type of N-rays) his low light vision improved. Apparently not, as Wood asked him to repeat his experiment but handed Blondlot a piece of wood, not a file. Blondlot, still empowered by his previous dose of N-rays, somehow failed to notice the difference between iron and wood and immedicably claimed the wood enhanced his vision. This completely convinced Wood that N-rays where bogus and, unlike N-rays, Blondlot would be stopped by Wood.

IgnominyWood’s observations were promptly published in Nature, spreading throughout Europe. Among the ridicule, reactions in France where hostile. Wood had abused Blondlot’s hospitality. The Germans didn’t see the rays because they drank too much beer and ate too much sauerkraut. The French were simply better experimentalists. But after much kicking and screaming, and a poll amongst French scientists, most came to terms with the fact that their scientific magnum opus, their crown jewel, their national pride, was simply a random firing of the optic nerve. Most, but not Blondlot. Although he retained his Professorship and eventually retired, dying 20 years later, sealed letters opened after his death show that he was still a fervent believer, his faith unshaken. Whereas the rest of the world had moved on, he had not. The prize to be awarded for his discovery was quickly rebranded to a prize for his life’s work and soon he sank into relative obscurity. So much so that reports even claimed he went insane, or killed himself (his obituary in the newspapers contradicts this).

Nevertheless, although either a fraud or a fool, his name lives on, in both his earlier scientific work as well as Rue Blondlot, a small part of the gardens of the University of Nancy. His tale serves as a warning to experimentalists everywhere against human fallibility and nationalistic sensibilities, but also as a triumph for science’s ability to correct itself.

—By: Kees Mommers (editor Van der Waals)


CARRIÈRE

Toen ik klein was wilden veel jongens piloot worden in zo'n supersonische Concorde. Op dat moment erg leuk, maar sinds 2003 niet meer zo realistisch. En de meisjes? Die wilden allemaal net als Whitney Houston worden, maar ook dat lijkt achteraf niet het beste carrièrepad te zijn geweest. In plaats van te vragen wat voor een ongrijpbaar doel kinderen voor ogen hebben over een tijdspanne die twee keer zo lang duurt als dat ze tot op dat moment geleefd hebben, zou het een stuk aannemelijker zijn om te vragen waar ze op dat moment goed in zijn, of waar ze plezier aan ondervinden, en wat ze daar later mee zouden kunnen doen.

Wat ik later wilde worden toen ik zeven jaar was? Ik zou het echt niet meer weten. Het moment waarop ik het wel dacht te weten was tijdens de middelbare school. Ik was namelijk erg goed in natuurkunde en vond het nog leuk ook! Zo leuk dat ik dat wilde gaan studeren met als uiteindelijk doel om natuurkundedocent te worden aan mijn eigen middelbare school. De eerste foutieve aanname was dat ik vanaf mijn ouderlijk huis op en neer zou blijven reizen naar Eindhoven. Toen ik uiteindelijk naar de TU/e ging, had ik nog voor mijn eerste collegejaar begon een kamer gehuurd. De tweede foute aanname was dat ik elk weekend toch nog wel naar huis zou gaan. De derde foute aanname was dat je daadwerkelijk vijf jaar doet over een vijfjarige opleiding Technische Natuurkunde. Gaandeweg mijn studie kwam ik dus tot de conclusie dat docent worden aan een middelbare school toch niet het beoogde doel was. Ook na mijn afstuderen conclu-deerde ik dat er meer was dan natuurkunde in het leven. Dat had ik als zevenjarige of als zestienjarige echt niet kunnen weten.

Uit de techniek?Na mijn studie ben ik begonnen aan een een management-traineeship bij Stork Technical Services. Dit traject bestond uit een aantal projecten gemixt met persoonlijke coaching en

interne opleidingen binnen Stork. Een jaar lang heb ik enorm veel over mezelf, management en het leven zonder natuurkunde of techniek geleerd. Ik ben bezig geweest met het onderhoud van vuilverbrandingsinstallaties en was projectmanager tijdens het onderhoud van de ESSO-raffinaderij in Antwerpen. Maar na een jaar voelde ik me in het management toch niet op mijn gemak en miste ik het technisch bezig zijn. Na nogmaals te kijken naar wat ik nu echt leuk vond en waar ik goed in was, ben ik in mei 2007 begonnen met een baan in de IT als Microsoft .NET Developer bij Unisys, een Amerikaanse software-integrator.

Binnen de IT klonk de vraag "Wat wil jij later worden als je groot bent?" toen net iets anders: "Wat moet de software precies doen als we het af hebben?" De achterliggende gedachte was dezelfde en had als doel ver van tevoren te bedenken waarom bepaalde software nodig was, wat hij moest doen en hoe hij gemaakt zou kunnen worden. We noemen dit Waterval-ontwikkelen en het heeft dezelfde haken en ogen als de vraag bij de zevenjarige: ook binnen de IT kunnen we de toekomst niet voorspellen. Vooral bij grote waterval-IT-trajecten komt het vaak voor dat het beoogde eindproduct, ondanks dat het voldoet aan de oorspronkelijke eisen, niet meer relevant is. Gelukkig werkten we bij Unisys iteratief aan projecten waardoor er meer interactie is met klanten en je dichter bij hun wensen blijft.

Mission CriticalMet relatief weinig IT- en .NET-kennis begon ik als junior .NET-developer in een team van vijf à zes man dat werkte aan een project voor het UWV. In dit project werkten we aan de software die het UWV gebruikt in hun klantcontactcentrum. Hier worden dagelijks meer dan 30.000 telefoontjes afgehandeld, dus de woorden "Mission Critical" waren erg van toepassing op onze software. Juist doordat er per dag zoveel gesprekken waren,

Later, als ik groot ben...Eigenlijk is het een heel rare vraag om aan een kind van zeven jaar te stellen: "Wat wil jij later worden als je groot bent?" Wat weet je nu als klein kind over welke mogelijke opties er zijn over 15 jaar?Wat Bas Rieter 15 jaar na zijn studie Technische Natuurkunde is geworden had hij zelf toen ook niet kunnen bedenken. Maar dat het een interessante en veelzijdige carrière op heeft geleverd staat vast, zoals u in dit artikel kunt lezen!


lag de focus erg op het optimaliseren van deze gesprekken: met deze aantallen telt elke seconde waarmee je een gesprek kunt versnellen. Een groot deel van de software was dan ook bedoeld om te voorspellen waarvoor iemand zou bellen en er voor te zorgen dat zij meteen bij de juiste afdeling terecht zou komen. Zo werd doorverbinden geminimaliseerd. Voor dit "telepathisch" vermogen werd er gekeken naar het klant-beeld: de klantgegevens uit verschillende kernsystemen, de belhistorie van de klant en de uitkeringen die de klant had.

De UWV-omgeving bracht veel uitdagingen met zich mee: van grote volumes aan calls, veel gebruikers, tot steeds weer nieuwe wetten die tot nieuwe features leidden. Het heeft mij veel mogelijkheden gegeven om mij te verdiepen in veel verschillende technieken en een expert te worden op het gebied van web-applicaties, databases en het koppelen met externe systemen. Ook persoonlijk heb ik in deze periode niet stilge-zeten: aan het einde van het project was ik lead-developer. In deze rol was ik technisch eindverantwoordelijk voor onze oplos-sing en zorgde ik ervoor dat ons team optimaal draaide. Binnen Unisys zelf was ik bezig met een traject richting .NET-architect, waarbij ik onder andere een half jaar in het Microsoft Lead Enterprise Architect Program heb meegelopen om te leren hoe er bij Microsoft wordt gekeken naar architectuur. Ook thuis was er gedurende deze periode heel wat veranderd: ik was onder-tussen getrouwd, had een huis gekocht en was twee keer vader geworden. Dat had mijn zevenjarige "ik" echt niet voor ogen!

De toekomst voorspellenEen van mijn eerste projecten als architect was de aanbeste-ding van het mijnaansluiting.nl-project. Het doel van het project was het vereenvoudigen van het wijzigen of aanvragen van diensten bij netbeheerders. Netbeheerders zijn de gas-, water-,

elektra- en mediabedrijven welke de fysieke netwerken beheren in Nederland. Dit moest op dat moment per netbeheerder apart en dit leidde tot veel inefficiëntie bij zowel de aanvraag als de daadwerkelijke uitvoering. Zo kon het voorkomen dat je voortuin twee of zelfs drie keer open moest worden gegraven om zowel gas, water als elektra aan te leggen. Een aanbe-steding is iets compleet anders dan een project draaien. u

Curriculum VitaeSebastiaan Rieter

Geboren: 11 oktober 1979Roermond

Opleidingen1998 - 2005: Natuurkundig ingenieur, TU/e1992 - 1998: Atheneum, Stedelijk Lyceum Roermond

Werkzaamheden2018 - heden: Docent Software Engineering, Faculteit IT & Design, Haagse Hogeschool2016 - 2018: People Manager, Unisys Nederland N.V.2015 - 2018: Scrum Master & Agile Coach, Unisys Nederland N.V.2013 - 2018: .NET Architect, Unisys Nederland N.V.2007 - 2013: (Lead) Developer .NET, Unisys Nederland N.V.2005 - 2006: Management Trainee, Stork Technical Services

Foto

: Bas

Rie

ter

Foto

: iS

tock

Ph

oto

/tai

krix

el


u Opeens moet je wél de toekomst gaan proberen voorspellen en op basis van heel wat A4-tjes requirements een ontwerp gaan maken van een oplossing die hopelijk heel dicht bij de wensen van de aanbesteder ligt. Na een succesvolle aanbe-steding hebben we een portaal gebouwd waarbij een klant bij een aantal van deze netbeheerders in één keer een aanvraag kan doen voor bijvoorbeeld het aansluiten van een nieuw huis. Hierdoor hoeft je voortuin nu nog maar één keer open gegraven te worden en worden er veel werk en geld bespaard.

Een nieuw fenomeen voor mij in dit project was de samenwer-king met onze ontwikkelaars in India. Ik was inmiddels redelijk bedreven om ontwikkelaars in Nederland als een goed team te laten werken, maar samenwerken met 25 ontwikkelaars uit India is next-level. Onder andere de hiërarchie in een land zoals India had ik erg onderschat. Wat we ook aan hen vroegen, het antwoord was altijd "yes, we can". Niet omdat de ontwik-kelaars dat vonden, maar omdat dát het antwoord was dat hun Indiaanse manager wilde horen. En tegen je leidinggevende in gaan is vanuit hiërarchische overwegingen niet echt gebruike-lijk. De kunst was dus om de ene "yes" van de andere "yes" te onderscheiden. Ook de taalbarrière was een probleem: met een Nederlandse klant hadden we Nederlandse specificaties. Er werd dus heel wat heen en weer vertaald en dat leidde vaak weer tot misinterpretaties. Uiteindelijk hebben we mensen uitgewisseld zodat we op beide locaties zowel de Nederlandse visie als de Indiase interpretatie hadden. Ondanks deze barrières en cultuurverschillen heeft het een mooi resultaat opgeleverd. Een deel van het Indiase team hebben we meegenomen naar vervolgprojecten en we werken zelfs nu nog met een aantal van hen samen in een geografisch gedistribueerd team.

Departure control-systemenStiekem blijven we allemaal een beetje zeven jaar vanbinnen en willen we toch wel eens piloot zijn in die supersonische jet!

Dus toen voor mij de mogelijkheid ontstond om samen met SkyTeam aan een nieuw, internationaal luchtvaartproject te gaan werken, twijfelde ik daar geen seconde over. SkyTeam is een airline-alliantie van 20 airlines, waaronder KLM, die over de hele wereld vluchten verzorgt. Samen met hen hebben we gewerkt aan een project om een van de grootste ergernissen van passagiers op vliegvelden aan te pakken: "de rij waar jij in staat is altijd superlang, maar bij de andere airlines staan ze uit hun neus te eten! Dat moet efficiënter kunnen toch?" SkyTeam wilde daarom graag van de airlinespecifieke balies op vliegvelden af. In plaats daarvan wilde ze een algemene SkyTeam-balie introduceren voor bagage-afhandeling. Hiermee zouden de desks efficiënter gebruikt worden en zou er meer capaciteit ontstaan om passagiers in te checken en bagage in te nemen. We gingen dus het onrecht van de onevenredige wachtrijen op vliegvelden de wereld uit helpen. Wat zou mijn zevenjarige "ik" trots zijn geweest als hij dat had geweten!

Het leuke bij dit project was toch wel dat het een redelijk green-field-project was waarbij we erg vrij waren om zelf een oplossingsrichting te kiezen. En die vrijheid hadden we zeker nodig, want bij dit project stonden de uitdagingen op elke hoek te wachten om ons te bespringen. De uitdagingen kwamen niet alleen uit de verwachte technische hoek. Ooit met een Amerikaan, een Fransman, een Indiër en aantal Nederlanders geprobeerd een conference call op te zetten op een geschikt moment? Dat geschikte moment was er om 16.00 uur, totdat er iemand uit Hawaii ook wilde inbellen. Ook bleek het lastiger om de processen van de airlines op elkaar af te stemmen dan dat het was om ze technisch te integreren. En tijdens de beta-tests op London Heathrow, bestonden de uitdagingen vooral uit mijn collega in zijn rolstoel door een te krappe deur van de technische dienst krijgen, van vier uur 's morgens tot acht uur 's avonds achter een balie staan om gebruikers te ondersteunen en 's avonds dan ook nog de zin "We are out of Leffe Tripel, sir!" te horen. Daar zou je als zevenjarige toch niet aan moeten mogen denken!

Ondanks dit alles is dit project voor een aantal van ons toch wel ons eigen "kindje" geworden. Na het traject met SkyTeam hebben we de oplossing doorontwikkeld tot een product dat vooral gebruikt wordt in de nieuwe self-service-bagagema-chines. Tevens neemt onze oplossing de zorgen van integratie van deze machines met de depature control-systemen uit handen, iets waar de machinefabrikanten maar al te blij mee zijn. Voor pilots, demo's en implementaties zijn we samen veel aan het reizen geweest. Het hoogtepunt daarvan was toch wel onze trip naar Chili, waar we erachter kwamen dat je tijdens een aardbeving dus niet kunt landen met een vliegtuig, althans, dat was onze conclusie na een nogal abrupte doorstart van de landing. En waar we geleerd hebben dat een ritje met de auto en een face-to-facevergadering toch echt efficiënter kunnen zijn dan urenlang proberen via de telefoon een firewallchange geregeld te krijgen. Uiteindelijk hebben we ons bezoek aan Chili afgesloten met een reisje naar het meest afgelegen stukje bewoonde wereld: Paaseiland. En dat allemaal omdat we zelf een mooi stukje software hadden bedacht en geschreven.

Bas bij een van de Sky Airline vliegtuigen in Chili. Foto: Bas Rieter.


Mensen en processenNa het avontuur in Chili is mijn rol binnen Unisys wat minder technisch geworden en ben ik mij meer gaan richten op de mensen en de processen. Met de steeds sneller veranderende wereld komen steeds meer bedrijven erachter dat het niet meer realistisch is om je als bedrijf af te vragen wat je "over zeven jaar" precies wilt doen voor je doelgroep. Je moet nú je slag slaan en constant proberen de veranderingen voor te zijn. Agile-technieken zoals scrum spelen hierop in en zijn dus voor ons als IT-bedrijf erg belangrijk. De afgelopen jaren ben ik daarom binnen Unisys Europa bezig geweest om onze Agile-processen verder te optimaliseren. Ik heb in verschillende landen teams gecoacht in het Agile werken, scrum-trainingen gegeven en Agile werken toegepast op grotere schaal op basis van het Scaled Agile Framework (SAFe). Hoe had mijn zevenjarige "ik" nu toch kunnen bedenken dat ik ooit in een naar schraal bier ruikende Britse pub in Leeds een SAFe-training zou staan te geven.

Reflecteren en de toekomstDe laatste twee jaar zijn nog drukker geworden. Naast mijn Agile-werkzaamheden ben ik people-manager geworden van ons hele ontwikkelteam en zijn we begonnen om onze airline-oplossing verder door te ontwikkelen. Als je dat combineert met een wat onrustige markt en een Amerikaans moederbe-drijf dat graag wil bezuinigen in Europa dan kom je opeens tot de conclusie dat je zelfs als 39-jarige nog kan gaan twijfelen over die onrealistische vraag "wat wil je later worden". Inmid-dels weet ik dat je deze vraag niet moet stellen, niet aan een zevenjarige en ook niet aan een 39-jarige. Zoals ik aan het begin al zei: het gaat er niet om wat je later wilt worden, maar om wat je nu kunt doen en waar je nu plezier uit kunt halen. Door al het trainen en coachen de afgelopen jaren is die middel-bare scholier in mij toch weer een beetje wakker geworden.Kennelijk had die toen toch niet zo'n heel slecht idee.

Zo stond ik dus vorige week, na elf jaar en een maand, bij Dieke onze dame van HR, mijn ontslagbrief te overhandigen. Op weg naar het volgende avontuur! En nee, natuurkundedo-cent op mijn oude middelbare school is het niet geworden,

maar wel docent Software Engineering aan de faculteit IT & Design van de Haagse Hogeschool. Daar ga ik voor-lopig verder met het coachen en opleiden van studenten en hen helpen om hun eigen avontuur verder te vinden.

Maar zeg nu zelf, zo'n verhaal als dit, dat had ik als zevenjarig kind toch nooit kunnen verzinnen…—Door: Bas Rieter (VENI-lid)

De Agile-filosofieSteeds meer teams werken volgens de Agile-filosofie: ze werken in zelforganiserende en autonome teams volgens een kort cyclisch patroon, waarbij elke cyclus een werkend product oplevert. Ze doen dit in nauwe samenwerking met een opdrachtgever. Door kort cyclisch te werken kunnen ze makkelijker inspelen op veranderingen. Een van de meest bekende vormen van agile werken is werken op basis van het scrum-frameworks in scrum-teams.

test

deploy

dev

elo

p

design

rev

iew

plan LAUNCH

agile

Schematische weergave van de Agile-filosofie: Korte sprints zor-

gen voor een werkend product, zodat er steeds snel op verande-

ringen kan worden ingespeeld.

Een scrum-team is een van de bekendste team-vormen waarin Agile gewerkt kan worden. Foto: Bas Rieter.


ADVERTORIAL

ASML Internships: an experience in progress that will help shape your career

Ph

oto

: AS

ML


These days, you can find 16 GB USB sticks on supermarket shelves for as little as €10. In hospitals, a camera the size of a pill can be swallowed to survey a patient’s intestines. And in the oceans, tiny GPS transmitters track endangered turtles to help protect them. While each of these devices is incredibly small, it actually represents a big milestone in technological progress.

One of the high-tech players working on these kinds of life-enhancing milestones every day is ASML, a manufacturer of machines that make computer micro-chips. Microchips are the hearts of many of the devices that keep us informed, entertained and safe.

ASML supplies lithographic equipment to all the world's major microchip manufacturers. These include Samsung, Intel and TSMC. For these companies – and for ASML – the quest is always to produce chips that are smaller, faster, more effective and less expensive. Never satisfied, the people at ASML measure their performance in units that begin with pico or nano. The smaller, the better.

With ASML's latest generation of machines, it is possible to print lines on chips measuring only about 20 nm in thickness. Just imagine: that's like printing the contents of a 500-page novel onto a centimetre-long strand of human hair!

Internships: your career starts hereWhatever your study background, whether you want to design or build systems or machines, work with custo-mers or focus on software code, we are looking for people like you to help us push technology further.

Progress takes teamwork. Our Research & Development team is more than 5,500 people strong, with major sites on three continents. Dozens of diverse, interdisciplinary teams work in parallel to meet a challenging development schedule.

Internships, graduation projects and events are your oppor-tunity to get to know this world of industrial-strength R&D and get a feel for what excites you most.

You can apply for an ASML internship – and if we can find the right assignment for you, you‘ll get a memorable experience in cutting-edge technology and teamwork.

If you are bright, eager to learn, and can work in a team, we will consider placing you in our technologically diverse orga-nization. What’s more, your technical skills will be streng-thened, enriched and stretched – whatever your specialty is. That’s because we build machines that are amongst the most complex systems ever conceived. And machines like these require an extremely wide variety of technologies.

As an intern, you will be part of this progress in cutting-edge technology. Working in a multidisciplinary team, you will experi-ence an international environment and have the opportunity to learn from many different technical specialists. It can therefore be the starting point for building your own professional network.

How to apply for an internshipFor information about internships or graduation projects please contact our internship coordinators at [email protected] or +31 40 268 6773.Or go to http://www.workingatasml.com/students

Ph

oto

: AS

ML


Philemon KoolenHi there! I am Philemon Koolen and I will be the chairman of the 60th board of our study association. When I'm not studying I like to do sports and take on new challenges or projects, like

joining a committee or student team. In my first year I really enjoyed being part of the parents day committee, first years committee and first years camp committee and in my second and third year respectively I was part of the student teams Team FAST and Team SOLID, where we worked on ambitious projects to save the world!

But now it is time for a new, noble cause: running Van der Waals. As chairman it will be my responsibility that everything within Van der Waals runs smoothly and that the association is presented to the outside world properly. I will make it my personal mission to make everyone, including myself, do this with a smile. Furthermore, I would like to put Van der Waals on the map of all study associations in Eindhoven. We are going to do this by organizing several fun and original activities with other associations. But of course, my biggest achievement would be getting all the Kandi's and Van der Waals through the year in one piece! That is surviving all the amazing activities next year, like the dropping, the Hixi and not getting brassed to pieces. We look forward to seeing every single one of you coming by in the Van der Waals room to grab a coffee and have a chat!

Jorn KloostermanHi dear reader, as I will be fulfilling the function of secretary next year in the 60th board of our beloved study association, let me introduce myself! My name is Jorn Kloosterman and apart from writing the minutes and other secretary-related tasks, I will be responsible for the task of Internal Affairs. This means that I, among other things, will take care of scheduling the many fun and educative activities organized by the association.

My involvement with SVTN “J.D. van der Waals” started at the same time I started studying applied physics here in Eindhoven, three years ago. People that were already affi-

VARIA

Meet the Kandi's!Every year since the founding of SVTN "J.D. van der Waals" in 1960 a group of students has taken the task upon themselves of running the association for an entire year. In the academic year of 2018-2019 on september 11th, the 60th board will take place at the head of the association to oversee that all runs smoothly. Allow these lucky few to introduce themselves.

liated with Van der Waals at that time might remember the renowned SportCie under the name “Zwaartekrachtpat-sers”, a committee that hoped to compensate in terms of calories for the not-always-healthy standards of a student’s life. This goal was reached by organizing several sports acti-vities. Preparing these activities was always lots of fun.

"My biggest achievement would be getting all the Kandi's and Van der Waals through the year in one piece!"

This committee was where I started to get to know our study association. Having fun and at the same time keeping a healthy balance with fulfilling all the (un)necessary tasks. Most times taking care of the latter causes the former. Of course, being part of the SportCie committee is not the same as a year as a board member. However, I hope to be able to fulfil my task with the same approach. Now, three years later and a lot of awesome memories and experiences richer, I am ready to pay back what the association has meant for me by joining the board. At the same time, I’d like to continue creating these memories with fellow members of Van der Waals in an epic academic year!

Dennis van de SandeIt is nice to see that you are reading about the members of the upcoming 60th board of SVTN “J.D. van der Waals”. So, let me introduce myself. My name is Dennis van de Sande and I am going to be next year’s treasurer of our beautiful study associa-tion. For the last couple of years, I got more and more involved in our study association by doing various committees and partici-pating in multiple activities. For example, in my second year I organized the annual study trip abroad, something that was really


amazing to do. Eventually, I wanted to do more for Van der Waals and so I came down to the decision to apply for a function in next year’s board.

Of course, as treasurer, the things you spend money on should be well justified. However, when it comes to my own financial resources there are other standards to look out for. As a sport I like to do

badminton, and therefore I need proper sports equipment like a racket and shoes. Besides that, I like to see different places of the world. Unfortunately, this is not cheap so I cannot do this as often as I wish. Luckily, Van der Waals organizes nice study trips where you can visit amazing locations. For example our small study tour abroad, which I will organize. Finally, the best way to spend my money is when I am together with my friends. It does not matter what we are doing, (escape room, drinking a beer, watching a movie etc.) as long as we are having fun.

So next year, I would like to meet all of you in the Van der Waals room or at our lovely Borrel on Thursday afternoon. And when you have to invoice or pay something, I am the guy you are looking for. I am really looking forward to be responsible for the financial part of our study association and to make sure all of our members are having a good time next year. See you then!

Ries KoolenFor those who have read the previous pieces you may already have a vague idea of what’s next. For those who haven’t, spoiler alert! I’m going to introduce myself! I’m Ries Koolen and I will be the commis-sioner of external affairs of the 60th board. I’ve been an active member of Van der Waals for three years and just like Jurre and Jorn it all started with my first committee, the SportCie. Being a commissioner of external affairs means that my main responsibility will be the acquisition of sponsoring for our association so that we keep it running.

"My reasoning is similar to something Mr. Krabs once said: 'Hello, I like money.'"

Some of you might think that my reasoning is similar to some-thing Mr. Krabs once said: “Hello, I like money”. While I do like money and it’s true that someone has to earn the money Dennis is going to spend as treasurer, my reasoning was a bit different.

It is an opportunity to come in contact with a great number of corporations, institutes and other parties and talk with various recruiters over the course of this year. I find this particularly inte-resting because this gives a good overview of what the possibi-lities are after you have an Applied Physics degree. It will be my pleasure to allow Van der Waals members to come in contact with these parties as well. If you can find the time between all the recreational and especially career-oriented activities come by to the Van der Waals room to hang out and sog with us for a bit.

Jurre de Jonge Mulock HouwerHi there, I am Jurre de Jonge Mulock Houwer (I know, it’s a bit long. You should see my e-mail address…) and I will be commis-sioner of external affairs and study affairs. This means that on the one hand I will be in contact with all kinds of companies that would like to promote themselves to you as students and are willing to pay good money for that promotion. On the other hand I will be in charge of the book sales, the exam trainings and the tutorials throughout the year.

There are two major reasons why I decided to do a board year. The first and most important one is of course because I really like the study association. Ever since I joined my first committee (which was just like Jorn and Ries the SportCie), I made a lot of new friends and participated in countless fun and educational activities. My second reason was that I really felt the need of doing some-thing different for a year, instead of following courses and doing calculations all the time. When combining these two things, the choice of doing a board year was easily made.

So now it will be a year full of organizing activities, signing contracts with companies and of course mocking about study-store when they don’t deliver the books. I hope to get to know you all next year and see you on all the activities and events that will be happening. Maybe we will even organize one together! —By: The upcoming 60th board of SVTN "J.D. van der Waals"



SCIENCE

The fifth Solvay conference

The photograph above is often regarded as the most intelligent one ever taken. Twenty-nine of the brightest founding fathers of quantum physics had gathered to discuss the new and seemingly counter-intuitive way nature should be thought of at the smallest scale. It does not take a genius to guess that some of the attendees of the conference questioned the believability of Quantum Quatsch as it was portrayed occasionally. After all, Einstein couldn’t either…

The first impressionLet us start with some historical background to the photo-graph. This picture was shot at the fifth Solvay conference in 1927. The conference was initiated by a man with the same name: Ernest Solvay, a Belgian industrialist. To his belief, he aimed to promote scientific research and retrieve and distri-bute knowledge from renowned scientists from the fields of natural sciences. He organized the very first conference in the city of Brussels in 1911, which remained the traditional loca-tion for future Solvay conferences, where radioactivity and quantum physics remained the main topics to be discussed. One year later, Solvay founded the International Solvay Insti-tute for Physics and Chemistry. After the success of the first conference, scientists and others realized the value of these open discussions and since then, roughly every three years a Solvay conference was held. None other than our own Hendrik Lorentz, known for the Lorentz force and Lorentz transfor-mations named after him, chaired the first five conferences up to 1927; he died a few months later, in February 1928.

The most notable conference of all was the fifth one on October 1927 where electrons and photons were the central themes. Out of the 29 present contenders, eight had already been awarded a Nobel prize, while nine more received it at a later date for their prominent work in (quantum) physics and chemistry. One of these participants was Albert Einstein. He received an invitation by Lorentz with a side note asking him to

comment on the developments in quantum mechanics. Einstein declined the last part as he believed he did not have detailed knowledge of the subject. Nevertheless, he attended the conference, but as an audience member instead of a speaker.

"Einstein presents new examples over and over, while Bohr disproves them one by one. ''

I would like to use a separate paragraph to recap some impor-tant parts in quantum mechanics as some of the arguments used in the Solvay discussions may require some depth. You can find this information in the orange rectangle on the next page. If you feel confident enough, you may skip this part.

Science for entertainmentAlthough Einstein himself did not give lectures during the fifth Solvay conference, he was highly active in the discussion sessions. Einstein was infamous when it comes to his Gedan-kenexperimenten, thought experiments, where he postulated theoretical situations to either reinforce or disprove theorems. The discussions went primarily between Bohr and Einstein and often this resulted into interesting changes of direc-

Ph

oto

: W

ikip

edia

So

lvay

co

nfe

ren

ce 1

927


Quantum repriseWerner Heisenberg was active as a postdoc for Niels Bohr in 1925. He was the first one who developed a consistent theory around quantum physics. It was well known back then that some quantities like particle trajectories of electrons around nuclei and circulation times were immeasurable. So he restricted himself to quantities that in fact could be measured. These were dubbed observables. In his mathematical theory he found that some combinations of quantities A and B were not commuta-tive; i.e. (A B )–(B A )=[A,B ]≠0, where A and B are matrices (operators). He found that this was the case for observables of posi-tion x and momentum p , such that [x ,p ]=iℏ, where ℏ is the reduced Planck constant. Note that these quantities are in fact non-commutative. Werner Heisenberg was the one who added a physical meaning to this formula. He concluded that when two quantities are not commutative, there lies an intrinsic uncertainty in the measuring of these quantities. Heisenberg got famous for discovering the uncertainty law where position and momentum cannot be known at the same time: σx σp≥ ℏ/2, where σx and σp are the standard deviations of position and momentum respectively. This equation postulates that there is a trade-off in the uncertainty between the two observables. If we have high certainty in the position of a particle, we cannot be sure of its momentum and vice versa. This uncertainty has nothing to do with the fact that modern measuring equipment is not sophis-ticated enough. The momentum and position cannot be measured at the same time. The theoretical grounds state that there is a limited amount of information that can be extracted from the system. Other examples of non-commutative quantities are uncertainties between energy and time (∆E∆t≥ℏ) and angular momentum operators in different orientations (Lx, Ly, and Lz).

Figure 1. A monochromatic light source diffracts at screen S1 after it

encounters a second screen S2 with two slits. The resulting diffracted

waves form an intereference pattern on screen F. Source: Wikipedia,

Bohr-Einstein Debates.

tion in the discussions. The majority of attendees did not seem to be bothered much by Einstein's assaults, but Bohr took his remarks as sincere objections to his work. As Paul Ehrenfest, attendee at the conference, wrote to his students in Leiden: “Like a game of chess. Einstein presents new examples over and over, while Bohr remains on his philosop-hical cloud disproving them one by one (…). It was priceless.” And so it seemed as if the discussion between Einstein and Bohr was the highlight of the entire Solvay conference.

Easy interferenceEinstein's first objection to quantum mechanics was regar-ding Heisenberg’s uncertainty principle together with the complementary principle, which states that some physical objects can be regarded as both particle and as a wave, e.g. light. Einstein sketched the situation seen in figure 1. A bundle of electrons is sent through a small slit (relative to the wavelength of the electron beam) in screen S1. Due to the slit, the wave diffracts until it encounters a second screen S2 with two openings. The remaining electrons finally hit a third screen F on which an interference pattern can be observed. Here the wave aspect of the electron beam comes forward.

"So, Einstein refuted Heisenberg's uncertainty principle."

Now consider a single electron passing through the slit at S1. Einstein argues that the incident particle has a velocity compo-nent perpendicular to screen S1 and, most importantly, the particle only interacts with the screen to cause a deflection. Due to conservation of momentum, S1 will be recoiled verti-cally downwards if the particle is deviated upwards and vice versa. One can argue that the mass of the screen is much larger than that of the electron such that the screen remains statio-nary, but in principle an infinitesimally small deviation can be measured. Therefore, one can determine the further trajectory

of the electron and verify which slit the electron went through. Einstein argued that by repeatedly sending electrons through S1, an interference pattern will emerge on F as the trajectories of the electrons are determined randomly and since the deter-mination of the recoil does not influence the electon trajecto-ries. By measuring the displacement of S2, one can identify the particle aspect (electron trajectories) as well as the wave aspect (interference) in one experiment, thus refuting Heisen-berg’s uncertainty principle and the complementary principle.

Strike IBohr answered that knowledge of the exact vertical velocity of the screen is an essential assumption in Einstein’s argu-mentation. Heisenberg says that knowing the exact velocity of the first screen in the vertical direction results into an inevi-table imprecision in the position of the screen in that u


the energy of the photon by E=mc2. At the same time, the time duration of the escaped photon is known as this is set in advance. This way, one can determine both the difference in energy ∆E as well as the (escape) time ∆t. Both can be measured with an arbitrary degree of accuracy, thus the product ∆E∆t can be smaller than given by Heisenberg’s principle.

"Only a fixated screen can result in a clear interference pattern."

Bohr was baffled by Einstein’s comeback and was upset the entire evening. An attendee from the conference, Leon Rosenfeld, watched the scene: “It was a real shock for Bohr (...) who, at first, could not think of a solution. For the entire evening he was extremely agitated, and he conti-nued passing from one scientist to another, seeking to persuade them that it could not be the case, that it would have been the end of physics if Einstein were right; but he couldn't come up with any way to resolve the paradox.”

Strike IIAfter a sleepless night, Bohr managed to give an answer to the paradox by using Einstein’s own weaponry: general rela-tivity. Bohr sketched the same figure on the blackboard but suspending the photon box by a spring rather than leaving it stationary, so that the whole system is under the influence of a gravitational field. To measure the mass of the box before and after the release of the photon, a pointer was attached to the side of the box to measure the box’ displacement. After the release of a photon, a mass can be added to box to be restored to its original position, yielding a value for the change in energy. Now, according to Einstein, the speed of the clock is affected in a gravitational field by time dilation. This gravitational redshift results in a uncertainty in time required for the pointer to return to its original position, and uncertainty in the release time of the photon. Bohr finally showed that these uncertain-ties of energy and time coincided with Heisenberg’s principle.

It's dogged that does itOne could call Einstein skeptical, stubborn or not taken seriously back then, but the Bohr-Einstein debates were more than just entertainment for attendees. Discussions like these show the importance of sharing ideas and daring to ask the important questions about things we are not certain of. Okay, now it sounds awkwardly much like a cliche you often hear during your own lectures. And again, given the fact that Einstein’s two examples of apparently clever Gedanke-nexperimenten both resulted in temporary victories, it is still worthy to keep questioning. Einstein showed his valuable insistence that no rock remain unturned in physics. Never-theless, we can be relieved that Bohr had strong comebacks to Einstein’s disproofs so that quantum physics as it was developed a century ago, is still a widely accepted theory.

—By: Pim Keizer (editor Van der Waals)

Figure 2. The photon box thought experiment by Albert Einstein, adjus-

ted by Niels Bohr. A box hangs on a spring connected to the ceiling con-

taining a photon source. Through a pre-determined shutter, photons may

escape the box. Source: wikimedia user Prokaryotic Caspase Homolog.

u same direction. Before any transfer of momentum has taken place within the system, the position of the screen is indefinite. Referring back to figure 1, suppose that point d in the image shows constructive interference as a result of quantum superposition in points b and c. In the event that the position of S1 alters, so do the path lengths a-b-d and a-c-d. If this translation happens to be half a wavelength, the formerly constructive interference in point d would change into destructive interference. In an ideal experiment the position of S1 must be averaged over all possibilities and the measured interference on the same position d on screen F. In effect, the summation of all possibilities results into an equal amount of constructive and destructive interference on every point on the screen, leaving the interference pattern uniformly gray. Only a fixated screen can result in a clear interference pattern, but we will lose information about the electron’s trajectory. Einstein made the classic mistake that this macroscopic system obeys certain quantum laws such as Heisenberg's principle.

The photon boxThree years later at the sixth Solvay conference about magne-tism, Einstein made a second attempt trying to restore his self-respect. He postulated the so-called photon box, seen in figure 2. Consider a closed box filled with photons and a small hole in one of the walls. The hole can be opened and closed with a mechanism timed by a built-in clock inside the box. We start by measuring the mass of the box. At a set time, the box opens and releases a single photon. We weigh the box again. From the difference in mass, we can derive

VARIA

The destination for this year’s small study trip abroad was “the Pearl of Poland”: the beautiful city of Krakow. With a group of twenty-three students and one scientific supervisor, the cultural and scientific wonders of Krakow were explored. This is the story of how Van der Waals went Skra-ka-kau…

We got up early to catch our flight on Wednesday morning, everyone still blissfully unaware of all of the adventures that were about to unfold. At the airport, the participants were immediately drawn to the challenging puzzles and hilarious jokes in the booklet that was provided to them. After our flight we travelled by bus to reach our destina-tion, enjoying the view of the Polish landscapes and the old-fashioned buildings. We eventually arrived at our hostel, the Greg & Tom Beerhouse Hostel, which was conveniently located directly at the main market square of Krakow.

During the day the group had some spare time to discover the city and its culture: some people visited the impres-sive Schindler’s factory showing the history of Poland during the Second World War, whereas others got acquainted with the wonderful tastes of Polish beers and vodka. More vodka tasting took place during the evening, when we disco-vered the Polish nightlife with a legendary pub-crawl.

Henryk Niewodniczanski Institute of Nuclear PhysicsAs is tradition with the small study trip abroad, everyone had to get up early in the morning the next day for a visit to a scientific institute. Still recovering from the pub-crawl of the night before, we took a tram to the Henryk Niewodniczanski Institute of Nuclear Physics (A.K.A. PAN or IFJ PAN). Here we started off with a lecture by dr. Piotr Homola, who told us all about cosmic rays as well as his own beloved project: CREDO. CREDO is a project which aims to detect cosmic particles using smartphones all around the world. If you download the app on your smartphone and then cover the camera, you will be able to help this ambitious project by collecting data yourself!

After the interesting lecture, we went on a short tour of the facilities of the institute. We saw several departments and got a short demonstration of the radioactivity research performed at

one of the departments of the institute. The tour ended at the cafeteria of the institute, where we had a delicious Polish meal.

“Ella Umbrella”After our visit to the Institute of Nuclear Physics, it was time to explore the culture and history of the city. The free-walking tour was provided by our Polish guide: Ella Umbrella, a woman carrying a bright-red colored umbrella. Ella would guide us along the "Royal Road" that day, the coronation route traversed by the kings of Poland, as well as during a visit to the old Jewish district.

We started off in Stare Miasto, the historic center of Krakow. Here we saw the impressive-looking Juliusz Slowacki theatre, the old city walls with the Florianska Gate, Saint Mary’s Basi-lica, and countless other churches (Krakow has over 120 chur-ches). We arrived at the Basilica just in time to hear the Hejnal mariacki, a traditional trumpet call played by a trumpeter in the highest tower of Saint Mary’s Basilica. The Royal Road even-tually led us to the beautiful Wawel Castle and Wawel u

Small study trip abroad: Krakow

Photo 1: Despite the lack of sleep, the whole group was attentively

listening to dr. Piotr Homola's interesting lecture.


u Cathedral, located on the top of a hill at the center of the city. Here Ella told us the legend of Smok, the dragon that used to live in a cave under the castle. According to the legend, the dragon was eventually slain by a poor shoemaker, who then married the princess and became the king of Poland.

For the second part of the tour we visited Kazimierz, the old Jewish quarters. Kazimierz became famous when it was used as the location for Steven Spielberg’s “Schindler's List”. Nowadays, Kazimierz is one of the major tourist attractions of Krakow and an important center of cultural life of the city.

AGH University of Science and TechnologyThe third day of the small study trip abroad was fully dedicated to science. We started the day off with a visit to the Faculty of Physics and Applied Computer Science at the AGH Univer-sity of Science and Technology. After a warm welcome by the physics students of AGH, we could enjoy a lecture by the head of the faculty. The lecture was on the reconstruction of severely damaged bones, one of the projects of the medical physics group. After this interesting lecture we went on a tour of the campus. We saw several facilities, including very spacious laboratories equipped with both Scanning Electron and Scan-ning Tunneling Microscopes, bearing a very familiar logo (FEI).

SpinlabAfter the visit to the AGH university, the Jerzy Haber Institute of Catalysis and Surface Chemistry (or Spinlab in short) was visited. In this institute, researchers perform experiments on the surface interactions of crystals, semiconductors and even appliances for microbiology. In order to study these surfaces in detail, they use advanced electron microscopy techniques in several different experimental setups that are optimized for the exact substance and purpose of the research. These setups do not usually work at room temperature and at standard pres-sure, so extreme subzero temperatures and pressures of a few femtobars are used to achieve the best results. The signals are then processed by a combination of sensors, magnets and mirrors to display the results clearly on a computer. To our biggest surprise, there were even some researchers that worked with some professors of our own faculty!

After this day full of science, we arranged a meeting with some students of the faculty of Physics of the AGH univer-sity. It was a lot of fun to spend the evening eating and drinking with students from other countries. As the evening progressed, we noticed that there was a big party on the main square of the campus. It seemed like the whole campus had gathered on the square and were celebrating the weekend. Because of the impactful day ahead of us, we decided that we could not party for too long this night.

Auschwitz & Wielizcka salt minesThe final full day of the trip included a big trip to Auschwitz and Auschwitz-Birkenau. During the trip at both sites, we had the same nice tour guide accompanied by an official guide. We learned a lot of background information from them, in addition to the captions on various photographs and items on display. It was a very moving experience to see the remains of what used to be one of the biggest death camps in Europe. Especially the size of Auschwitz-Birkenau, which was exclusively used for the mass extermination.

"These salt mines were among the reasons that Krakow university of technology was founded."

After the impressive visit to Auschwitz, we decided to end the day on a lighter tone at the Wieliczka salt mines. These salt mines were among the reasons that Krakow university of technology was founded. The tour guide told us that tours have been given for the crowned heads of state since the 1600s. These salt mines have been expanded ever since, and the whole history has been captured in the various rooms and tunnels that are open to the public. During this trip, the group had repeated opportunities to check if the walls were really made of salt and, not surprisingly, they really were. This last excursion was a refreshing turn of the day, as we went on with the last supper. This was the moment that we could discuss the trip as a whole with each other, because the last day of travelling would be quite exhausting.

Return to EindhovenUnfortunately, all good things must come to an end. We had to depart very early, so the group split in the ones that got a few hours of sleep and a group that went to the Irish pub to have one final night together in Krakow. When the busses to the airport arrived to pick us up, we were all very tired. Everyone was fast asleep for the time it took to travel to Katowice and during the flight, everyone was very peaceful. When we finally returned to Eindhoven, the chairman concluded the trip with a final speech and everyone went home to celebrate Mother’s Day. In the end, we can look back on a very successful small study trip abroad, during which we learned a lot and most of all had a lot of fun.—By: Tom Oosterholt (chairman small study trip abroad committee)

Photo 2: A group picture at the Wieliczka Salt Mine, 135 metres under-

ground.


Andre Geim was born in Sochi. He studied solid state physics at the Moscow Institute of Physics and Technology, where he obtained his MSc degree. He further continued his education by obtaining a Candidate of Sciences degree (equivalent to PhD) in metal physics at the Russian Academy of Sciences. After obtai-ning his Candidate of Sciences degree he conducted research as a postdoc at several universities. In 1994 he was appointed associate professor at Radboud University Nijmegen. Here he conducted experiments on the effects of magnetism on water. This resulted in the discovery of direct diamagnetic levitation of water. Originally the researchers tried to levitate a hamster, but eventually switched to levitating a frog. A fun fact is that Andre Geim mentioned the hamster, named Tisha (as H.A.M.S. ter Tisha) as co-author in the publication. He stated: ‘The hamster has contributed more to the experiment than some of the other co-authors’. For his research on diamagnetic levitation of water Geim and Michael Berry received the Ig Nobel Prize in 2000.

After working 6 years at Radboud University, Geim was offered professorships at both Nijmegen and here, at Eind-

hoven. He however, sadly, declined both positions and became professor of physics at Manchester University. He obtained the position of director of the Manchester Centre for Mesoscience and Nanotechnology.

His research included the isolation and characterization of the two-dimensional material graphene, which is in essence a single atomic plane of graphite. So how did Geim manage to produce a one-atom-thick layer of graphene? He actually used a rather simple method. In essence he ‘peeled’ single-atom-thick crystallites from bulk graphite by using gecko tape, which is as the name suggests, inspired by the adhesiveness of the feet of geckos, and then applied the layers to a substrate material. This method is known as mechanical exfoliation. Not only did the research group isolate graphene, they also investigated the properties of the two-dimensional material, which led to the first observation of the quantum Hall effect in graphene. In 2010, Geim, together with his colleague and former student Konstatin Novoselov, received the Nobel Prize in Physics for ‘groundbreaking experiments regarding the two-dimensional material graphene’, which makes him the first and only person to win both the Nobel Prize and the Ig Nobel Prize.

—By: Amber Heskes (editor Van der Waals)

BNN

This Dutch-British physicist won the Nobel Prize in Physics for his contribution to experiments regarding the two-dimensional material graphene. But a notorious fact of Andre Geim is that he won the Ig Nobel prize 10 years earlier for floating a frog in a magnetic field. This made him the first and only person to win both a Nobel Prize and an Ig Nobel prize.

Andre Geim

Geim is known for●

●

●

Figure 1: Diamagnetic levitation of a frog. Source: Radboud University.

Ph

oto

: Un

iver

sity

of

Man

ches

ter

Ph

oto

: Un

iver

sity

of

Man

ches

ter

Diamagnetic levi-tation of a frog

First to produce graphene and map its properties

Mechanical exfoli-ation technique


The six-legged spiderOnce there was a spider, that only had six legs. You laughed at the spider for having six legs and a weird-looking face. You did not think about it and walked away. Little did you know how vicious this spider could be when startled.

You decide to row for a bit in a pond nearby, just for fun. Suddenly a familiar face appears It is the same six-legged spider! He wants revenge and looks very hungry. To make everything worse: he looks a lot bigger than you remember.

The spider wants to eat you, obviously. You try to row away but the spider is much faster on land than you are in the water. You notice that the spider is running around the shoreline so that he can get to you in the fastest way possible, should you go back on land. However, you can outrun the spider once you get back on land, but rowing in a straight line is not an option, since then the spider would be standing there waiting for you.

You need to come up with another strategy so that you can get out alive. After observing and trying different things, without going on land of course, you notice some things that might help. The spider is four times faster on land than you are in the water. The speed you row at is therefore denoted as v and the speed of the spider as 4v. The shape of the pond is circular and has a radius R. You assume that there no time involved for you to get out of the boat. Once you reach the shoreline, you either escape or you become lunch for the six-legged spider.

N! december 2015 | 41

Can you escape the vicious spider? If you do, please send your escape plan to [email protected]. The correct answers receive a borrelbon. Maybe you can settle your dispute with the spider by buying him a drink?

D!Y: Make you own hologram! It was all about holograms for the D!Y in the last issue of N!. Instructions were provided to create your own hologram with your smartphone and some basic mate-rials. Unfortunately, no submissions were received.



COLOFON

De N! is een periodiek, uitgebracht door de Studievereniging voor Technische Natuurkunde “Johannes Diderik van der Waals”, STOOR en de alumnivereniging VENI. Alle drie de organisaties zijn verbonden aan de faculteit Technische Natuurkunde van de Technische Universiteit Eindhoven.

RedactieHoofdredactie: Robert Rompelberg (Van der Waals), Ferdi van de Wetering en Guus Vermijs (VENI).Eindredactie:Quirine Braat (Van der Waals).Overige redactieleden:Lars van Ruremonde, Valan Llapjani, Aled Meulenbroek, Jeff Schulpen, Joep Nieuwdorp, Jens Peter Frankemölle, Amber Heskes, Korneel Ridderbeek, Yuri Janson, Pim Keizer, Kees Mommers (allen Van der Waals) en Niels Smith (STOOR).

Redactieadres:Redactie N! SVTN "J.D. van der Waals" Technische Universiteit Eindhoven Flux 6.179Postbus 5135600 MB EindhovenTel: 040-2474379E-mail: [email protected]

Adverteerders:ASML (pag. 30 en 31) en Peutz (achterkant)Ook adverteren? Mail naar [email protected].

Oplage en verschijningsfrequentieDe N! verschijnt vier keer per jaar in een oplage van 1300 stuks. ISSN: 2468-3582

Grafisch ontwerp:Corporate identity: Linda van Zijp, StudioLIN Graphic Design. DPT: Redactie N!Coverfoto: Thinkstock

Drukkerij:Snep

Deze N! is mede tot stand gekomen dankzij de faculteit Technische Natuurkunde.

28-30 SepWiXiA weekend full of unknown activities.

thu 1 NovGet-Together-Borrel

wed 3 OctKlemKu activity

5-7 OctFirst-year weekendGet to know the other first-year students!

tue 25 SepAlmanak activity

thu 11 Oct STOOR educational awards ceremony


For an up-to-date overview, see: www.vdwaals.nl or www.veni.nl

wed 10 OctN-feest

thu 18 AugGet-Together-Borrel

tue 9 OctDOW lunch lecture

tue 16 Oct Wervingsdagen Kick-Off

mon 17 SepShell Borrelgame

wed 12 SepHotwheels lustrum-feest

fri 21 SepMomenTU/mThe academic celebration of the year.

tue 11 SeptTransitionGAThe new board takes its place.

mon 8 OctHawking October-fest

CALENDAR

WWW.WERKENBIJPEUTZ.NL

VERGROOT JIJ ONZE IMPACT?Een complex vraagstuk? Daar deins jij niet voor terug. Sterker nog: jij zoekt die uitdaging op. Je bent een onderzoeker, puzzelaar, uitvinder. Net als onze mensen bij Peutz.

Wij werken internationaal aan de beste technische oplossingen. We zoeken iemand die binnen bestaande kaders briljante verbindingen legt. Dat hoef je overigens niet in je eentje te doen. Bij Peutz omring je je in een informele sfeer met sparringpartners. Kom ontdekken, leren en groeien bij Peutz!

the fifth solvay conference | n-rays | physics of wine

Documents