Media

Kwantum Fysica

prof. dr. em. D. Van Dyck, electron microscopy for material science, UA UA

Laten we eens samen afdalen naar het rijk van de atomen. Hebben we er wel enig idee van hoe groot een atoom eigenlijk wel is? Laten we even een vergelijking maken. Er zijn ongeveer 100 miljard sterren in ons melkwegstelsel. En men raamt het aantal sterrenstelsels in het heelal eveneens van de orde van 100 miljard. Dus is het totaal aantal sterren van de grootteorde van een getal met 22 nullen. Maar dit getal is nog steeds kleiner dan het getal van Avogadro met 23 nullen. Dat betekent dat bijvoorbeeld 1 gram silicium meer atomen bevat dan er sterren zijn in het heelal.

En dus kan het afdalen in die wereld even boeiend zijn als de exploratie naar de uiteinden van het universum.

Reeds in 1959 gaf de latere Nobelprijswinnaar en visionair Richard Feynman een zeer opmerkelijke lezing onder de titel: “There's Plenty of Room at the Bottom”. An Invitation to Enter a New Field of Physics

“Wanneer we die zeer kleine wereld betreden dan merken we plots dat de atomen zich niet meer gedragen volgens de klassieke wetmatigheden van onze dagelijks wereld. Ze volgen de wetten van de kwantumechanika. En nieuwe wetten geven ook mogelijkheden om nieuwe dingen te maken…Ik durf zelfs de vraag stellen of we ooit atomen één voor één zouden kunnen stapelen op de plaats waar wij hetzelf willen..”.

Feynman heeft het niet meer mogen meemaken. Maar de dag van vandaag is zijn droom werkelijkheid geworden. Met moderne elektronenmicroskopen slaagt men er in individuele atomen zichtbaar te maken, een prestatie die vergelijkbaar is met het waarnemen van pingpongballetjes op het maanopervlak. Sterker nog, men slaagt er zelfs in individuele atomen te verplaatsen en daarmee nieuwe strukturen te maken met nieuwe eigenschappen. Dus als het ware opbouwen van onderuit. Dat is het terrein van de nanotechnologie.

In de lezing gaan we samen dat onbekend terrein verkennen. En de kwantumechanika is daarbij onze handleiding. Maar het is een hele uitdaging om kwantummechanica uit te leggen zodat een leek die kan begrijpen. Immers zelfs Richard Feynman zei daarover in 1965 “Ik kan gerust stellen dat niemand eigenlijk kwantummechanika begrijpt”.

Toch ben ik die uitdaging aangegaan.