Terug naar de vorige index
Bestaan er magneten die geen noord-
en zuidpool hebben?
door L. Apo
Dipool, monopool / digitaal, monotaal?
Een bericht in de Hamburger Zeitung over magnetische monopolen bracht mij in
contact met de van Nederlandse oorsprong afkomstige dr. Boeg. Mevrouw Boeg is
werkzaam op het instituut Für Forschung der Naturwischenschaften in Maagdenburg
in Duitsland. Haar kennis op het gebied van historische wetenschappen der natuurkunde
is legendarisch. Ik merkte dat al snel. De "Maagdenburger halve bollen" komen al snel
ter sprake. Otto von Guericke pompte, in de zeventiende eeuw, twee halve bollen leeg
en liet een span paarden de twee bollen lostrekken. Er waren 12 paarden voor nodig om
de kracht die de luchtdruk leverde op de twee vacum gezogen halve bollen van elkaar
los te trekken.
Het gesprek wat ik voerde met dr. Boeg zou eigenlijk moeten gaan over magnetische
monopolen en de natuurkundige consequenties daarvan. Dat kost mij enige moeite.
Tenslotte is het duidelijk dat Maagdenburg een stad is die historische banden heeft
met de halve bollen. De Maagdenburgers waren keien in het "leegpompen": de eerste
werkende brandspuit werkte niet met water maar met het gebrek aan lucht om branden
te blussen.
Enige dagen voor dit gesprek las ik een artikel, gepubliceerd door de Ostfalische
Gemeinschap fr Forschung der Naturwissenschaften, waarin stond dat men er op de
Fachhochschüle für Fundamenten der Naturwischenschaften in was geslaagd
enige duizenden magnetische monopolen te plaatsen op een klein stukje polycarbonaat
(o.a. het materiaal waaruit onze compactdiscs gemaakt zijn).
Mevrouw Boeg: Laten we even teruggaan in de tijd: In 1928 voorspelde de grootste
natuurkundige van de twintigste eeuw, Albert Einstein, dat er op theoretische
gronden magnetische monopolen konden bestaan. Einstein was niet de eerste die
zich het hoofd boog over de entiteit van magnetische polen. Van oudsher kent de
gewone man een magneet als een staaf ijzer met twee polen: een magnetische noord-
en een magnetische zuidpool.
Zaag je een staafmagneet in twee stukken dan heb je niet een losse magnetische
noordpool en een losse magnetische zuidpool, maar er ontstaan twee kleinere
magneten met ieder een noord- en een zuidpool. Boeg zegt hierover dat het in
de menselijke geest ligt om te filosoferen over aparte noord- en zuidpolen.
Zelfs Newton hield zich met dit idee bezig. De, verder onbekende Nederlandse
18e eeuwse natuurkundige Filip van Gendom, was de eerste natuurkundige die zich
bezig hield met gedachtenexperimenten. "Schept uzelven enige kegelvormige ijzeren
objecten die magnetischen eigenschappen hebben en voeg ze zodanig samen dat de
spitsen der objecten zich tesamenvoegen op deze wijze dat er eene bol ontstaat
die van binnen noord- en van buiten zuidpool is. Dan hebben wij een object
dat slechts over magnetische zuidpool-effecten beschikt". Deze Filip van
Gendom wist niet dat het experiment anderhalve eeuw later zou uitwijzen dat
zijn "bol" geen enkele magnetische eigenschap zou hebben.
Enfin, mensen filosoferen al eeuwen over magnetische monopolen, volgens Boeg.
Doch alleen de ontwikkeling van de quantummechanica in de eerste helft van de
twintigste eeuw heeft een theoretisch fundament gegeven aan de magnetische monopolen.
Einstein concludeerde, naar achteraf blijkt terecht, dat er magnetische monopolen
kunnen bestaan, dat wil zeggen dat er brokjes materie bestaan die alleen de
eigenschappen hebben van of een magnetische noordpool of alleen de eigenschappen
hebben van een magnetische zuidpool.
"We moesten bijna driekwart eeuw wachten totdat we daadwerkelijk het idee kregen
hoe magnetische monopolen te produceren. Het verhaal achter de productie is erg
technisch. Het komt er op neer dat we zeer kleine normale magneten (bipolaire magneten)
in extreem koude situaties bombarderen met een zeer energierijke laserstraal.
De noord- en zuidpolen van de minimagneet worden gescheiden en versneld in van
elkaar in tegengestelde richting. Eén van de twee polen kan in een
quantummechanisch "halfveld" worden gevangen en geïsoleerd.
Dan hebben we een magnetische monopool in handen.
De Fachhochschule für Fundamenten de Naturwissenschaften is hier
als eerste in geslaagd dankzij de toepassing van multilaser-injection in
combinatie met Helium-3 verdampingstechnieken om de hyperkoude van 0,0000025°
Kelvin te bereiken. Het klinkt allemaal zeer technisch en dat is het ook.
Ik praat met dr. Boeg verder. Wat is uw drijfveer om deze magnetische monopolen te maken?
Het antwoord klinkt heel eerlijk: niet alleen zuiver wetenschappelijke gronden.
Als het ons lukt om vele magnetische monopolen te maken en ze te rangschikken op
een stukje polycarbonaat dan zou het in principe mogelijk zijn om de opslag van
data op een magnetische schijf met een factor 100 te comprimeren. Ons instituut
ligt in een deelstaat van Duitsland die vroeger tot Oostduitsland behoorde.
Economisch gezien gaat het hier nog steeds veel minder goed dan het westen.
We hadden gehoopt dat er na de Wende (1991, redactie) voor het westelijke
Duitsland en voor het oostelijke Duitsland gelijke economische mogelijkheden
zouden ontstaan, maar helaas is dat nog steeds niet zo. In Maagdenburg moeten
we het dus vooral hebben van de patenten op uitvindingen die mogelijk geld in
het laatje brengen.
Wij zijn in staat om vele magnetische monopolen te herbergen op een klein oppervlak.
Dit biedt mogelijkheden voor de informatieverwerking in de nabije toekomst.
De huidige harde schijven in de computers die bij vele mensen thuis staan bestaan
uit miljarden magnetische dipolen: zeer kleine "traditionele" magneetjes.
Omdat deze dipolen twee magnetische situaties kennen (noordgericht en zuidgericht)
kunnen er nullen en enen geschreven worden op de schijf. Alle tegenwoordige computers
zijn gebaseerd op deze digitale informatie; de nullen en de enen waarin ook deze tekst
op de computer is verwerkt.
Als harde schijven alleen maar uit magnetische monopolen zouden bestaan dan is
het in principe niet meer nodig om de informatie op zo'n schijf digitaal te schrijven.
Met louter monopolen volstaat het de informatie in alleen maar enen ( of alleen in nullen)
te schrijven. Aangezien de redundantie van de informatie (redundantie is de mate
waarin informatie dubbel voorkomt) met een factor twee afneemt, neemt de informatie
dichtheid op zo'n theoretische harde schijf met een factor 10log2 toe.
Deze theoretische waarde is berekend door Arie Kockel, een promovendus in Almelo.
Kockel is informaticus op de Twentse faculteit voor informatieverwerking.
Mevrouw Boeg zegt over deze samenwerking tussen een Nederlandse universiteit
en een Duitse Hogeschool dat dit een typisch voorbeeld is van serendipiditeit.
Kockel en Boeg ontmoetten elkaar toevallig op een bijeenkomst van monologen in Rangoon.
De samenwerking was van meet af aan vruchtbaar, theorie (Kockel) en praktijk (Boeg)
gaven een synergie die leidde tot de productie van een plaatje polycarbonaat met uitsluitend monopolen.
Over tien jaar, zegt Boeg, bestaan alle harde schijven van een p.c. uit magnetische monopolen.
En dus alle computers uit monotale informatie.
Ik kan me niet aan de indruk onttrekken dat monotale informatie voor de huidige mens
uitermate saai zal zijn! Minimal music is opwindend vergeleken bij monotale informatie.
Ook daarin zal de mens moeten veranderen volgens dr. Boeg. De opslag van informatie
op "monotale" wijze dient slechts de opslagcapaciteit, niet de zucht naar nog meer
spelletjes of muziek.
L. Apo namens "Natuur en Samenleving"
---einde(12-05-2011)---
Terug naar de vorige index
|