Wat kwantummechanica zo interessant maakt

De kwantummechanica probeert natuurlijke verschijnselen op het niveau van elektronen, atomen en moleculen te verklaren. Het is het vakgebied waar veel tegen-intuïtieve zaken aan bod komen, zoals teleportatie, tijdreizen, parallelle universums en deeltjes die hun eigen antideeltje zijn.

Tijdens de intreerede die prof. dr. ir. Alexander Brinkman (Mesa+) op 16 februari uitsprak als hoogleraar Quantum Transport in Materie aan de Universiteit Twente, ging hij niet alleen in op de vorderingen op zijn vakgebied. Hij wilde het vooral ook hebben over intrigerende vragen die juist nog niet beantwoord zijn door de wetenschap. Dat is volgens Brinkman namelijk de kern van goed wetenschappelijk onderzoek en onderwijs: Je blijven verbazen en de juiste vragen weten te stellen. Ongeveer 100 jaar geleden kwam de kwantummechanica op als vakgebied, omdat de klassieke natuurkunde diverse verschijnselen op het niveau van elementaire deeltjes niet kon verklaren.

 

Teleportatie

Een van de openstaande vragen waar de jonge professor zich mee bezighoudt, is of het in de praktijk mogelijk is om elektronen te teleporteren. "Theoretisch is dit mogelijk, maar er is tot nu toe nog geen wetenschapper in geslaagd." Bij teleportatie gaat het overigens niet om het daadwerkelijk verplaatsen van een deeltje, maar om het instantaan overdragen van een toestand van een deeltje naar een ander deeltje dat zich op grote afstand bevindt.

 

Verder houdt Brinkman zich in zijn onderzoek onder meer bezig met de ontwikkeling van quantummaterialen, hele zuivere en uiterst geordende materialen die je in staat stellen quantumeffecten te onderzoeken. "Nu gebeurt dat onderzoek onder meer in de miljarden kostende deeltjesversneller CERN, maar in ons Mesa+ Nanolab zijn we in staat veel goedkopere materialen te creëren waarmee je ook dergelijke effecten kunt bestuderen." Deze materialen zijn interessant omdat je er situaties mee kunt bekijken die zich tussen de klassieke fysische toestand en de kwantumtoestand bevinden. Ze kunnen dus een rol spelen om de kloof tussen de klassieke fysica en de kwantummechanica te overbruggen.

 

Majorana Fermionen

Een andere interessante zoektocht waar Brinkman zich mee bezig houdt is die naar zogenoemde Majorana Fermionen. Dat zijn (tot nu toe) hypothetische deeltjes die hun eigen antideeltje zijn. Brinkman: "We zijn met ons onderzoeksteam in een wereldwijde race verwikkeld om zo'n Majoranadeeltje te creëren. Vanuit de industrie is hier grote vraag naar, omdat ze de kwantumcomputer een stap dichterbij kunnen brengen."

Fundamenteel onderzoek is hierbij een vereiste, vertelt Brinkman. Hij hekelt dan ook de te ver doorgeslagen focus op toegepaste wetenschap die momenteel in de politiek heerst. "Mijns inziens zou het ontwikkelen van kennis en inzicht in de natuur en de mens meer op waarde moeten worden geschat. Het bedrijfsleven onderschrijft dit. Er is vooral behoefte aan goed gekwalificeerd personeel. Een voldoende breed aanbod van fundamenteel onderzoek in Nederland is daarbij belangrijk."

 

Alexander Brinkman

Alexander Brinkman studeerde en promoveerde aan de Universiteit Twente. Na een postdoc aan de UT en een periode van onderzoek aan de Universiteit van Geneve keerde hij in 2003 terug naar Twente, nu in de rol van assistant professor. In 2011 werd hij benoemd tot hoogleraar Quantum Transport in Materie. Brinkman geldt als een veelbelovend onderzoeker. Hij heeft zowel een Veni- als een Vidi-beurs in de wacht gesleept. In 2011 werd hij benoemd tot UT-docent van het jaar. Verder is Brinkman lid van de Jonge Akademie, een platform van 50 jonge topwetenschappers.