HOE
WERKT HET INTERNET? Jaargang 14 – juni 2017
Nummer 57
Eureka! is een uitgave van de studievereniging De Leidsche Flesch in samenwerking met de Faculteit der Wiskunde en Natuurwetenschappen van de Universiteit Leiden. De Leidsche Flesch is de studievereniging van de opleidingen Natuurkunde, Sterrenkunde, Wiskunde en Informatica.
☰
A first glimpse glance at the heart of the Milky Way Interview met Huib de Swart
7000
REDACTIONEEL
6000
5000
Beste lezer,
1000
5
4000
Sinds de vorige editie van Eureka! is onze redactie weer met een aantal leden gegroeid en dat vraagt 3000 om een redactie-uitje. Escape rooms zijn in mijn ervaring geweldige plekken om elkaar en de groep beter te leren kennen en de groepsdynamiek te beschouwen.2000 Werkt iedereen in de groep samen, is er structuur, ga je aanwijzingen een voor een af, bewaar je gevonden sleutels en codes op een centrale plek, of rent ieder1000 503 504 501 502 iemand een als kip zonder kop door elkaar? Wanneer alle lades van de schrijftafel heeft gecontroleerd op 402 403 401 terug verborgen aanwijzingen en weer netjes doet,404 komt dan de volgende aan om het meubelstuk weer 303 304 302begrijpt 301lezer geheel overhoop te halen? (Oeps.) De wel welk soort groep de redactie was en laten we eer202 203 204 lijk wezen, de wanorde is de helft van201 de lol. Ondanks de chaos is het weer gelukt om een mooie 101 102 103 104 verzameling artikelen bijeen te brengen in dit 57e nummer en een groter aantal dan gebruikelijk van de 4 3 2 1 hand van redactieleden zelf. Tom Warmerdam schreef over zijn masterscriptie over quenching galaxies, Amber Vervloet combineerde haar interesse voor de Oudheid met haar studie natuur- en sterrenkunde en onderzocht de mechanica van de Grieken en Romeinen, terwijl Gijs van Weelden dichter bij het heden bleef. Hij zette de essentie van het internet uiteen, voor ieder die zich wel eens heeft afgevraagd wat er met een appje gebeurt tussen de druk op de verzendknop en het blauw worden van de vinkjes. Ook lees je in deze Eureka! Marijn Heule’s verdediging van computergegenereerde antwoorden op wiskundige vraagstukken en lees je over Hara Papathanassiou‘s queeste voor een snapshot van de schaduw van het zwarte gat midden in ons sterrenstelsel. Dyon van Vreumingen legt uit hoe zijn bachelorproject een steentje bijdraagt aan het bouwwerk van moleculaire elektronica en Huib de Swart besprak met ons het belang van klimaatfysica. De puzzel van deze editie is opnieuw verzorgd door Jaco, de escape room-expert van de redactie: succes met oplossen, en veel leesplezier gewenst!
505
501 502 503 504 505
401 402 403 404 405 306 301 302 303 304 305 306 201 202 203 204 205 206
1
Lotte Konings Hoofdredacteur Eureka!
Lotte Konings
Hoofdredacteur Eureka! Bachelorstudent Wiskunde en Geschiedenis
✉ 2
lotte@deleidscheflesch.nl
Eureka! nummer 57 – juni 2017
2
3
60 20 30 Voorbij pen40en 50papier
405 306
101 102 103 104 105 106 4
5
6
10
70
80
305 306
De recente oplossing van het Pythagorese drietallenpro205 206 bleem stuitte op weerstand van wiskundigen, omdat het een computer-gegenereerd bewijs was van 200 terabyte. 105 106 Marijn Heule verdedigt deze manier van bewijzen leveren. 6 5
12
10
Lees verder op pagina 5
Interview met Huib de Swart Professor Huib de Swart is klimaatfysicus aan de Universiteit Utrecht en vertelt over zijn vakgebied en de uitdagingen die erbij horen: van de grootste vraagstukken tot de samenwerking tussen verschillende vakgebieden.
Lees verder op pagina 12
INHOUD
18
Nieuws
4
Voorbij pen en papier
5
Galactic quenching: at what age do galaxies retire? 8 Interview met Huib de Swart 12
A first glance at the heart of the Milky Way The black hole at the middle of our galaxy casts a shadow on the surrounding bright background of ambient gas. Hara Papathanassiou explains how the Event Horizon Telescope, a collection of earthbound radio telescopes, could shoot its first portrait.
Lees verder op pagina 18
Fotoreportage Gorleausgebouw
16
A first glance at the heart of the Milky Way 18
24 Hoe werkt het internet?
Elektronica voor elektronica
21
Hoe werkt het internet?
24
De Molens van Barbegal
26
De Leidsche Flesch
28
Puzzel
30
Je telefoon trilt in je broekzak: je krijgt een mailtje binnen. Voor je het weet heb je niet alleen die mail beantwoord, maar ook tal van sociale media-apps bekeken. Je bent altijd en overal bereikbaar. Maar hoe werkt het verzenden van een mailtje, of het delen van een foto eigenlijk?
☰
Lees verder op pagina 24
Eureka! is een uitgave van de studievereniging De Leidsche Flesch in samenwerking met de Faculteit der Wiskunde en Natuurwetenschappen van de Universiteit Leiden. De Leidsche Flesch is de studievereniging van de opleidingen Natuurkunde, Sterrenkunde, Wiskunde en Informatica.
Eureka! nummer 57 – juni 2017
3
NIEUWS
Naturalisonderzoeker K oos Biesmeijer benoemd tot h oogleraar Universiteit Leiden Ecoloog Koos Biesmeijer is per 1 maart 2017 benoemd tot hoogleraar Natuurlijk Kapitaal aan de Universiteit Leiden. Zijn leerstoel wordt gevestigd bij het Centrum voor Milieuwetenschappen (CML), onderdeel van de faculteit W&N. Hiermee intensiveren Naturalis Biodiversity Center en de Universiteit Leiden hun samenwerking en versterken zij de positie van Leiden binnen het nationale debat over de duurzame leefomgeving en het belang van natuurlijke processen om deze te bewerkstelligen.
Reusachtig sterrenstelsel in jong heelal plaatst astronomen voor raadsel Een internationaal team van sterrenkundigen, onder wie de Leidse astronomen Corentin Schreiber en Ivo Labbé, heeft een reusachtig sterrenstelsel ontdekt uit de tijd dat het heelal pas 1,6 miljard jaar oud was. Het stelsel moet kort na de oerknal extreem snel gegroeid zijn, wat ingaat tegen alle heersende theorieën. De onderzoekers publiceerden hun bevindingen in Nature. Het reuzenstelsel is te vergelijken met een baby van honderd kilo met een baard', zegt coauteur Ivo Labbé (Universiteit Leiden). 'Het stelsel is zwaarder dan onze Melkweg en stopte met het vormen van nieuwe sterren toen het heelal nog jong was. Ter vergelijking: onze Melkweg is al meer dan twintig keer zo lang aan het groeien.'
Leidse studenten winnen internationale codeerwedstrijd Twee teams van Leidse studenten Wiskunde en Informatica wonnen in april goud en brons bij een internationale programmeerwedstrijd met 605 deelnemers. Tweede Kamerlid en ICT-politicus van het Jaar Kees Verhoeven kwam langs om ze persoonlijk te feliciteren.
Alumni- mentoren beantwoorden vragen van studenten Studenten krijgen gratis advies en tips van Leidse alumni over loopbanen, solliciteren, netwerken en meer. Het Mentornetwerk is een online platform waar ruim 650 alumni aanbieden om studenten te helpen. www.universiteitleiden.nl/en/alumni/ mentor-network
4
Eureka! nummer 57 – juni 2017
WETENSCHAP
Voorbij Pen en Papier Door Marijn J. H. Heule
De recente oplossing van het Pythagorese drietallenprobleem door een supercomputer stuitte op weerstand van wiskundigen. Zo noemde Fieldsmedaillewinnaar Timothy Gowers het bewijs van 200 terabyte "the most disgusting proof ever''. De kritiek is dat computer-gegenereerde oplossingen niet te begrijpen zijn, terwijl inzicht de kern is van wiskunde. Deze technologie kan echter vragen beantwoorden die te moeilijk zijn voor wiskundigen. De keuze is daarom tussen gebrek aan kennis en gebrek aan inzicht.
De efficiëntie van satisfiability solvers is cruciaal in de industrie voor de verificatie van processoren en voor de oplossing van het Pythagorese drietallenprobleem. ☰
Vernuft
De grens van de ene discipline is het startpunt van de ander. Informatica begint waar wiskunde ophoudt: wiskunde richt zich op vraagstukken die met pen en papier opgelost kunnen worden, terwijl informatica zich toelegt op vraagstukken waarvoor dat niet langer het geval is. In de praktijk verzetten beide partijen zich vooralsnog tegen deze scheidslijn. Wiskundigen laten graag zien dat er voor elk vraagstuk dat een computer op kan lossen er ook een handmatig bewijs bestaat en dat zo'n handmatig bewijs veel beknopter en vernuftiger kan zijn. Informatici daarentegen hopen dat elk vraagstuk automatisch opgelost kan worden. Ze focussen daarom regelmatig op problemen waarvoor de oplossing al door wiskundigen is gegeven. Toch is die verheerlijking van het vernuft ook de informaticus niet vreemd: ingenieuze methodes worden meer gerespecteerd dan efficiënte methodes. Zo hebben "brute force'' methodes weinig aanzien, terwijl ze de afgelopen twintig jaar enorm zijn verbeterd. Met name satisfiability solvers, programma's die problemen in propositielogica oplossen, zijn uitermate effectief om belangrijke vraagstukken uit de industrie en wetenschap volledig automatisch te beantwoorden. De efficiëntie van satisfiability solvers is cruciaal in de industrie voor de verificatie van processoren en voor de oplossing van het Pythagorese drietallenprobleem.
Drietallen
Wat zijn eenvoudig ogende vragen die niet met pen en papier zijn op te lossen? De Britse wiskundige Frank Ramsey, bekend van Ramsey Theory, hield zich bezig met dit soort vragen. Bijvoorbeeld, hoeveel mensen moeten er minimaal in een zaal aanwezig zijn zodat vijf mensen elkaar allemaal kennen of zodat vijf mensen elkaar allemaal niet kennen? Het vraagstuk staat na een eeuw nog steeds open. Men vermoedt dat het antwoord 43 is. Andere vragen in Ramsey Theory gaan over patronen die ontstaan in kleuringen van de positieve gehele getallen. Deze vragen werden voor het eerst verwoord door Issai Schur in het begin van de 20e eeuw. Bijvoorbeeld, is er een kleuring van de positieve getallen met rood en blauw zonder een monochromatische oplossing in a + b = c? Met ander woorden: bestaat er een splitsing van de natuurlijke getallen in rode en blauwe getallen zodat geen enkel drietal a + b = c helemaal dezelfde kleur heeft? Het antwoord is nee en dit kan makkelijk met de hand worden berekend. Het antwoord op dezelfde vraag, maar dan met vergelijking a3 + b3 = c3 is nee. We weten namelijk van de laatste stelling van Fermat dat a3 + b3 = c3 geen oplossingen heeft in de positieve gehele getallen, dus geen enkele tweekleuring heeft een monochromatische oplossing voor deze vergelijking. Veel vergelijkbare vragen zijn echter zeer lastig. Een voorbeeld hiervan is bovenstaande vraag, maar dan met de Pythagorese vergelijking a2 + b2 = c2. Eureka! nummer 57 – juni 2017
5
200
WETENSCHAP
Figuur 1. Tweekleuring van de eerste zestien Pythagorese drietallen.
Het is redelijk eenvoudig om de getallen van 1 tot 1000 te kleuren met rood en blauw, zodat er geen monochromatische oplossing is in a2 + b2 = c2, maar kan het ook voor alle getallen? De bekende wiskundige Ronald Graham heeft deze vraag, bekend als het Pythagorese drietallenprobleem, proberen te beantwoorden. In het begin van de jaren '80 heeft hij ook een geldprijs beloofd voor de eerste die de oplossing vindt. De oplossing werd vorig jaar gevonden door Marijn Heule, Oliver Kullmann, Victor Marek, en een supercomputer. De rekentijd was vier jaar, maar kon in twee dagen worden uitgevoerd middels parallellisatie. Het bewijs is 200 terabyte groot en kreeg vanwege de grootte veel internationale media aandacht, waaronder een artikel over "the largest math proof ever'' in Nature. Toch is de omvang van het bewijs onbelangrijk. Het is eenvoudig om een nog groter bewijs te maken. Wat dit bewijs interessant maakt is dat we zulke moeilijke vragen nu automatische kunnen beantwoorden en dat we niet weten of er een kleiner bewijs bestaat. De zoekruimte voor het Pythagorese drietallenprobleem is gigantisch: 27825,
De zoekruimte voor het Pythagorese drietallenprobleem is gigantisch: 2 7825, meer dan het aantal deeltjes in het universum. 6
Eureka! nummer 57 – juni 2017
100
meer dan het aantal deeltjes in het universum. Een satisfiability solver kan dit echter reduceren tot een biljoen (ongeveer 240) en daardoor de hele zoekruimte verkennen. Nut
Verscheidene wiskundigen, waaronder Timothy Gowers, vragen zich hardop af of technologie waarmee automatisch stellingen bewezen kunnen worden nuttig is. Hun belangrijkste argument tegen computerbewijzen is dat ze niet te begrijpen zijn en daarom niets toevoegen. Voor hen gaat wiskunde niet zozeer over het bewijzen van stellingen, maar vooral over inzicht en begrip. De argumenten vóór computerbewijzen zijn veel talrijker. Allereerst is deze technologie essentieel in de industrie om de correctheid van hardware en software ontwerpen te bewijzen. Hardware en software ontwerpen zijn veel minder elegant dan de meeste wiskundevraagstukken, waardoor er vaak geen beknopt argument bestaat waarom een ontwerp correct is. Daarom zijn computers doorgaans beter in staat zulke vraagstukken op te lossen. Kennis over de correctheid van systemen is belangrijk en kan zorgen dat we systemen vertrouwen op het gebied van veiligheid en privacy. Ten tweede, een computer-gegenereerd bewijs kan wel degelijk meerwaarde verschaffen. Programma's die zulke bewijzen kunnen valideren leveren allerlei nuttige bijproducten. Ze produceren bijvoorbeeld de "kern'' van een vraagstuk. Voor vraagstukken over de correctheid van hardware en software laat de kern zien welke delen van het ontwerp niet nodig waren voor validatie. Deze delen zijn redundant en kunnen daarom verwijderd worden. Deze informatie helpt met het verbeteren van ontwerpen. Een ander "bijproduct'' is grondigheid. Computers zijn zeer rigide en vinden daardoor de kleinste fouten in een
00 7000
6000
5000
4000
00
3000
2000
1000 501 502 503 504 505 501 502 503 504 505
401 402 403 404 405 306 301 302 303 304 305 306 201 202 203 204 205 206
401 402 403 404 405 306 101 102 103 104 105 106 1
2
3
4
5
6
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
301 302 303 304 305 306Figuur 2. Kleuring van de getallen 1 tot 7824, de grootst mogelijke zonder
monochromatische kleuring van Pythagorese drietallen. De witte getallen mogen
201 202 203 204 205 206zowel rood als blauw zijn. 101 102 103 104 105 106
woord niet begrijpen. Er zijn al tal van wis- gen we ons lot zelfs letterlijk in de handen 6 kundige stellingen die alleen met behulp systemen, zoals zelfrijdende auto's, met alle van een computer bewezen zijn, zoals de vragen die daarbij komen kijken: houden vierkleurenstelling. Bovendien, wat is het deze auto's zich aan de wet? Veroorzaken alternatief? Moeten we het bij vermoedens deze auto's geen te voorkomen ongelukbewijs. Wanneer mensen een bewijs chec- houden? ken? Is veiligheid van de passagiers altijd ken kan er makkelijk iets over het hoofd Buiten de wiskunde is de urgentie voor de hoogste prioriteit? Het belang van deze worden gezien. geautomatiseerd redeneren nog duidelij- vragen maakt de technologie waarmee we Ten derde, vraagstukken in Ramsey The- ker. We worden steeds afhankelijker van ze kunnen beantwoorden niet alleen nutory, zoals de kleuring van Pythagorese systemen die te complex zijn voor mensen tig, maar ook noodzakelijk. ! drietallen, hebben een belangrijke eigen- om te begrijpen. In de nabije toekomst legschap: ze zijn compacte vraagstukken waarvoor alleen zeer grote bewijzen lijken te bestaan. Ze hebben daardoor de potentie om inzicht verschaffen in mogelijk de meest fundamentele vraag in de informatica: wat maakt een probleem moeilijk? Mochten voor deze vraagstukken inderOver de auteur – Marijn Heule daad alleen gigantisch grote bewijzen Marijn Heule haalde in 2008 zijn PhD aan de TU Delft bestaan, dan kunnen alleen computers en is onderzoeker aan de Universiteit van Texas in voor antwoorden zorgen. Pen en papier Austin. Zijn onderzoek richt zich op het ontwikkelen zijn dan niet langer afdoende, hoe groot van algoritmes om vervulbaarheidsproblemen (SAT) op te lossen. Vorig jaar kreeg zijn team internationaal het menselijk vernuft ook mag zijn. persaandacht voor de oplossing van het Pythagorese Tot slot, een beperking tot vraagstukken drietallenprobleem met behulp van de Texaanse waarop alleen mensen het antwoord kunsupercomputer Stampede. nen vinden, kunnen we ons simpelweg niet veroorloven. Tal van vragen in de wismarijn@cs.utexas.edu kunde en daarbuiten wachten op een antwoord, ook als dat betekent dat we dat ant-
1
2
3
4
5
10
20
✉
☰
Eureka! nummer 57 – juni 2017
7
WETENSCHAP
Galactic quenching: at what age do galaxies retire? By Tom Warmerdam
A vast amount of astronomical research projects focusses on the formation of galaxies and their stellar populations. However, galaxies are subject to major changes over time, for example in terms of appearance, location, star-formation rates and stellar mass. In the context of testing theoretical models that concern the origin of the universe as well as its fate, later stages of galaxy evolution have become an interesting topic for astronomical research in the last decades. For this project we investigate the discontinuation of star formation in galaxies (galactic quenching), after which the galaxy only evolves passively. We show what factors are relevant for the cessation of star formation and what implications this has on stellar evolution models.
Galaxies in the universe are either found in clusters (larger gravitationally bound groups of galaxies), or on its own in a rather empty region in space, the latter are called field galaxies. The central part of the cluster is almost always the most densely populated part in terms of galaxies, followed by a decreasing number of objects per volume in the outer regions of thecluster. Finally, field galaxies have no interaction with other objects (and by definition are found in the lowest-density regions of the universe). In this project we investigate both types of galactic environment. This way we have the opportunity to compare galaxies in a wide range of local densities, i.e. the amount of neighbours a galaxy has in a certain radius around it. The
Figure 1. The wavelength intervals that are used for the calculation of de 4000-Ă… break are indicated by the blue areas. The uncertainty is determined using similar but smaller intervals in their neighborhood (yellow) with less spectral artifacts.
8
Eureka! nummer 57 – juni 2017
Figure 2. The equivalent width of a spectral line (here we use an emission line as an example) is given by the width of the area B. This width is chosen such that the integral of the emission line relative to the continuum level (area A) is equal to the integral of the continuum in the local regime with this width (area B). The equivalent width of this example is $W_0(Oii)= 8.5\AA$.
link between local density and the distribution of galaxies that have stopped star formation lies in various theoretical quenching processes that depend on environment (i.e. local density). These processes usually change the morphology of the galaxies as well and are likely to be present in the dense regions of the universe such as cluster cores. Figure 3. The star-forming fractions of both GCLASS and CNOC show clear dependencies on enviroment (left) and stellar mass (right).
The other major group of quenching processes depend on the stellar mass of the specific galaxy (how massive the galaxy has become over time). We know that star formation can rapidly be brought to a halt by merging-quenching and mass-quenching; in both cases the stellar mass of a galaxy has been increased rapidly, which can lead to processes such as overconsumption of gas, and therefore quenching.
In order to decide whether a given galaxy that is observed has stopped star formation, scientists usually look at the presence of a certain emission line. The high temperatures and metal abundances that are present in star forming regions and/or newborn stars would provide the right conditions for such emission. In our case we look for the Oxygen-ii in galactic spectra;galaxies that have detectable O[ii] emission (at the rest frame wavelength of 3727 Angstrom) are counted as still starforming, whereas objects that do not display such emission are counted as quenched. Apart from this rather black-and-white view on the population of galaxies we also probe the individual stellar population of each galaxy. The observed maturity of this popu-
Figure 1: The wavelength intervals that are used for the calculation of de 4000-Å break are indicated by the blue areas. The uncertainty is determined using similar but smaller intervals in their neighborhood (yellow) with less spectral artifacts.
☰
Eureka! nummer 57 – juni 2017
9
WETENSCHAP
Figure 4: Left panel: The strength of the 4000Å-break as a function of environment shows a similar, but weaker trend in CNOC compared to GCLASS. Overall the lower-redshift sample is more evolved in terms of the break at 4000Å.
lation provides insights in the star-formation history, i.e. how many stars have been formed and how long ago. Stars tend to have a rather predefined lifetime (ranging from just over a million years for the heaviest stars to billions of years for stars that are more than ten times less massive than our Sun) that is determined by their mass (and related, colour index). The lack of recently formed (heavier) stars is clearly visible in the galaxy spectrum by means of an increased strength of the 4000Å break. We use a ratio of two integrals called Dn(4000) as illustrated in Figure 1. The higher this ratio is, the more mature the stellar population would be. We hereby have gained insight in the stage of evolution of the galactic sample. In the cases where we have detectable O[ii] emission, the relative strength of this line can be used in combination with a model to estimate the amount of stellar mass that is produced per unit of time, the so-called star-formation rate. An illustration of the determination of its equivalent width is given in Figure 2. This provides constraints on the individual star formation histories of the galaxies. The sample that we use in this project is the Canadian Network for Observational Cosmology (CNOC-1) survey. The consortium had as primary goal (back in 1995) to obtain redshifts for over 2600 clusters in 16 clusters around redshift z ~ 0.3. We determine the relations between stellar mass and local environment (in terms of distance from the cluster centre) on the one hand and the 10
Eureka! nummer 57 – juni 2017
three measurements described previously on the other hand. It is useful to directly compare the results to a similar project, carried out by Muzzin et al. in 2012, that used the Gemini Cluster Astrophysics Spectroscopic survey (GCLASS) that is situated around z ~ 1.0 and can be considered as the progenitors of CNOC-1. There is an average cosmological time difference of almost 4 gigayears between the two sets. This means that a specific galactic evolution model with the right set of star formation histories would project the GCLASS sample (by evolving it for 4 Gyrs) onto the CNOC-1 sample. As a first result we plot the star-forming fractions (i.e. the percentage of objects that has 3727 Angstrom emission) in Figure 3. The star-forming fraction as a function of environment (clustercentric radius) shows a similar trend in CNOC as in GCLASS, strongly decreasing towards the cluster centre, where the expected but slightly weaker absolute dependence in the lower redshift sample is visible. In the right panel, the fraction of star-forming galaxies in CNOC shows a clear dependence on stellar mass that is comparable to GCLASS, given that the CNOC population is more evolved and thus more objects have quenched. In terms of stellar populations, we see in Figure 4 that the strength of the 4000 Å-break as a function of environment shows again a similar, but weaker trend in CNOC compared to GCLASS. The field value of the z ~ 0.3 population approaches the central value of GCLASS at z ~ 1.0. The
WETENSCHAP
Dn(4000)s of both samples show similar behaviours, but overall the lower-redshift sample looks more evolved as expected. As the stellar masses in clusters show a large degree of correlation with the local environment (heavier objects are more likely to be found in the dense, central parts of the cluster) the effects of clustercentric radius and stellar mass are also separated in the project. Summarizing the corresponding results, we find that the relative declines of the star-forming fraction with environment at fixed mass are almost similar in both samples, as well as the relative declines of the star-forming fraction with stellar mass at fixed environment. The values of Dn(4000) for both starforming and quenched objects show a strong dependence on stellar mass, whereas the separated correlation with environment is very low. This has also been confirmed in the higher redshift sample.
trends as seen in the two data sets. In our case the cosmological time difference is about 4 gigayears. We use a lot of simplifications in the model parameters, e.g. expecting a solar star to have at most double solar metallicity, no significant extinction of dust and complete recycling of gas ejected by stars. The point is to see what different star-forming histories can do, i.e. when does the majority of the galaxies stop forming stars: shortly after the beginning of our 4 Gyrs waiting time, or just before the stage at which they reach the z = 0.3 regime? As a quick conclusion we see that with the right combination of evolutionary models (and an on average slightly supersolar metallicity), we are able to generally reproduce the link between the trends observed in the two data sets and that we need to include a dependence on mass to the relative strength of both processes. It is important to stress that there are a lot of simplifications and degrees of freedom due to the low star-forming fractions in the lower redshift sample. Any degeneracy might be investigated by the inclusion of a intermediate-redshift sample (e.g. z \sim 0.65) in a future project. Whereas at z = 0.3 the show is almost over, the distributions of Dn(4000) in the in-between clusters (where vigorous quenching should occur) could provide insights in the time dependence of galactic quenching and the various processes plus their respective roles. !
We expect that the same physical laws apply and that the same processes are valid in both redshift regimes.
When these results are combined, it seems that stellar mass and clustercentric radius play different roles in the context of quenching galaxies. The environment of the galaxy determines mainly the star-forming fraction, i.e. how many galaxies are still actively forming stars. However, the stellar population of the galaxy in a cluster or in the field as probed by the Dn(4000) parameter (e.g. how old are the stars in the galaxy, what are their average colours) is largely determined by the total stellar mass. Here it does not matter if a quenched or star-forming subset of the sample is considered. It seems that mass-related (quenching) processes here are highly dominant over the effect of environment. We expect that the same physical laws apply and that the same processes are valid in both redshift regimes. It is in such cases often said that the objects sample at higher redshift can be seen as the progenitors of the galaxies in the lower redshift sample. We develop a simple model (using the 2003 code by Bruzual and Charlot) to assess whether a mere evolution over time can match the general
☰
Over de auteur – Tom Warmerdam Tom Warmerdam is a MSc Astronomy student in Leiden. Besides his second master project on the water emission lines in lensed galaxies, he writes and corrects articles for Eureka! magazine and has an affection for running, cooking, good food and beverages.
✉
warmerdam@strw.leidenuniv.nl
Eureka! nummer 57 – juni 2017
11
INTERVIEW
Interview met
Huib de Swar Door Marlise van der Veen en Gijs van Weelden
Professor Huib de Swart is klimaatfysicus aan de Universiteit Utrecht. Al van jongs af aan was hij gefascineerd door wiskunde, natuurkunde en hun toepassing in weersverwachtingen. Hij volgde de natuurkundeopleiding aan de Universiteit Utrecht met een specialisatie meteorologie en fysische oceanografie en promoveerde in de meteorologie. Nu is hij onderzoeker, docent voor enkele Bachelor- en Mastervakken en onderwijsdirecteur. De Eureka! sprak met hem over klimaatfysica en het belang daarvan.
12
Eureka! nummer 57 – juni 2017
rt Wat houdt klimaatfysica in?
“Klimaatfysica is het juiste woord: het is namelijk wat anders dan klimaat dynamica, dat bij meer mensen bekend is. Dynamica kom je vaker tegen op faculteiten als geowetenschappen en het is vaak breder en meer kwalitatief. Bij klimaatfysica gaat het om een kwantitatieve, fysische beschrijving van wat er in het klimaat gebeurt. “De klimaatfysica bekijkt het klimaat als een geheel. Dat bestaat uit vier hoofdzaken: atmosfeer, ijs, oceaan en chemie. We kijken bijvoorbeeld naar luchtstromen, CO2- uitstoot en de vorming van ozon, maar ook oceaanstromingen en de warmte-uitwisseling tussen de oceanen en de atmosfeer. IJs is erg interessant omdat bijvoorbeeld schuifspanning en vervorming heel anders werken dan bij de meeste andere stoffen en de vorming en verdwijning van ijs sterk gekoppeld is aan atmosferische omst a nd igheden.
“Sinds de jaren tachtig worden deze onderdelen van de klimaatfysica meer en meer onder één noemer geplaatst. Dat is bijvoorbeeld goed te zien in het boek Atmosphere-ocean Dynamics van Adrian Gill. Het al langer bestaande masterprogramma over dit onderwerp in Utrecht heet sinds vorig jaar Climate Physics, waarmee we willen benadrukken dat alles onder één grote noemer valt.” Wat zijn de grote vraagstukken voor de klimaatfysica?
“Aan de ene kant heb je de meer theoretische insteek, die kijkt op een fundamentele manier naar het klimaat. Een van de grote vragen daar gaat over wolkenvorming. Hoe gaat dat precies in zijn werk? Hoe zorgt inkomende kortgolvige zonnestraling voor de vorming van wolken en welke invloed hebben wolken dan weer op die inkomende straling en de uitgaande langgolvige straling van de aarde? Een andere belangrijke vraag is, gegeven de situatie die we zien: wat betekenen een opwarmend klimaat en meer CO2 in de lucht voor het klimaat? Je hoort vaak dat er meer zware stormen zullen komen, maar blijven die ook langs dezelfde paden lopen? Je ziet nu dat stormen ontstaan bij Newfoundland en langs de kust van Groot-Brittannië West-Europa in lopen, blijft dat zo? “Een ander probleem is dat van de natuurlijke variabiliteit van het klimaat. Klimaat, strikt gedefinieerd, gaat over een periode
van dertig jaar, maar je hebt ook variatie ten opzichte van een gemiddelde. Die variabiliteit kun je onderzoeken om zo de natuurlijke variabiliteit te onderscheiden van klimaatverandering. Dit is dus een meer statistische insteek. “Daarnaast zijn er bepaalde fenomenen waar in meer detail naar gekeken wordt. Hoe verandert de warme golfstroom, bijvoorbeeld. Uit geologische reconstructies blijkt dat die ooit de andere kant op stroomde, het was dus een koudwaterstroom. Dat heeft weer veel te maken met de zoetwatertoevoer in het systeem, die in de ijskappen zit. Om dit soort vraagstukken op te lossen voeren we meetcampagnes uit en analyseren we gegevens. Ook gebruiken of ontwikkelen we theoretische en numerieke modellen. “Voor de verandering van het klimaat kijken we naar verschillende mogelijke scenario's. Soms hoor je dan over een zeespiegelstijging van tien meter in de komende twee eeuwen. Er zijn ook meer gematigde scenario's, waar meer onderzoek naar gedaan wordt naar wat de gevolgen precies inhouden. Waar echter geen onzekerheid over is, enkele uitzonderingen daargelaten, is dat de menselijke invloed op het klimaat zichtbaar en ook al merkbaar is. “Degenen die tegen die consensus ingaan zijn de mensen die er belang bij hebben zoiets te zeggen. Dat is een lastig aspect aan dit vakgebied: de economische belangen zijn heel groot. Er zal bijna geen enkele onafhankelijke onderzoeker zijn die zegt
Soms hoor je dan over een zeespiegelstijging van tien meter in de komende twee eeuwen.
☰
Eureka! nummer 57 – juni 2017
13
INTERVIEW WETENSCHAP
maatreconstructies mee maken. Dat brengt hier weer mensen ertoe modellen te maken die aangeven hoe oceaanstromen er miljoenen jaren geleden uitzagen. Dat geeft inzicht in zaken zoals de golfstroom die ik eerder noemde. “Zelf werk ik aan ondiepe zeeën. Daar vindt spontane bloei van fytoplankton plaats. Plankton leeft van licht en nutriënten, maar die nutriënten moeten natuurlijk aangevoerd worden. Als fysicus weet ik wat ik aan moet met die straling en de zeestromen, maar ik heb niet de specialistische kennis om een biologisch model te maken, dus daar roep ik de hulp in van biologen.” Kunt u een directe toepassing noemen van de klimaatfysica?
Ik zou graag zien dat er op klassieke universiteiten meer aandacht komt voor cursussen over fysica van het klimaat. dat de menselijke invloed niet aantoonbaar is. Natuurlijk blijft het een systeem met fluctuaties. Als het tien zomers achter elkaar bovengemiddeld warm is, kan het nog altijd een uitzondering kan zijn. Maar de waarschijnlijkheid daarvan, die kunnen jullie ook wel uitrekenen, is tamelijk laag. Dat kan, natuurlijk, maar dat is hetzelfde als op het strand staan en zeggen: "De waarschijnlijkheid van de hoogte van golven is een Rayleigh-verdeling, dus het kan altijd zo zijn dat er op 14
Eureka! nummer 57 – juni 2017
een mooie zomerdag toch ineens een golf van vier meter aan komt rollen.” In hoeverre wordt er binnen het vakgebied samengewerkt met andere disciplines?
“Dat is afhankelijk van het specifieke onderzoek en van hoe de onderzoeker zich in de loop van de jaren ontwikkeld heeft. Ik heb bijvoorbeeld collega's die nauw samenwerken met geologen die bodemmonsters nemen en daar kli-
“Ik werk zelf aan estuaria, gebieden waar zoet en zout water samenkomen. Daar is een dichtheidsgradiënt die voor circulatie zorgt. In zo'n estuarium is heel veel zwevend stof, dat zich weer verdeelt over de bodem. Dat zand piekt bij het eind van de zoutindringing en daar zijn dan ook troebelheidsmaxima. Havens willen die niet voor de deur en te troebel water heeft ook ecologische gevolgen. Er is namelijk te weinig licht, waardoor er geen plankton kan groeien, er weinig zuurstof in het water is en er dus ook geen vissen meer door kunnen. Wij werken aan mathematisch-fysische modellen die weergeven hoe die troebelheid zich manifesteert en verandert als je ingrepen doet.” Welke rol zou klimaatfysica moeten spelen in Nederlandse universiteiten?
“Momenteel heb je in Wageningen en Utrecht klimaatopleidingen en er zijn allerlei trajecten in Delft, Enschede en Eindhoven. Ik zou graag zien dat er op klassieke universiteiten meer aandacht komt voor cursussen over fysica van het klimaat. Ik wil er niet meteen voor pleiten dat elke stad nou een eigen klimaatopleiding krijgt - ik denk ook niet dat daar voldoende aanwas voor is op dit moment - maar als je bijvoorbeeld ook in Amsterdam of in Leiden tijdens de bachelor hierover cursussen zou kunnen volgen, dat zou mij wel mooi lijken.” !
ADVERTENTIE
☰
Eureka! nummer 57 – juni 2017
15
FOTOREPORTAGE
Fotoreportage:
Gorlaeus
Tekst door TomWarnerdam, foto’s door Heleen Otten
Inmiddels is het nieuwe gedeelte van het Gorlaeusgebouw al ruim een jaar geopend, maar voor veel studenten van De Leidsche Flesch is nog onbekend hoe het er precies uitziet en wat er allemaal plaatsvindt. Ze moeten het hebben van mysterieuze verhalen van studenten die daar sporadisch college hebben. Het reeds geopende deel bestaat uit vier vleugels van drie verdiepingen die in het midden verbonden zijn door een 100 meter lange open ruimte, het atrium. Inmiddels biedt het ruimte aan zo’n 600 medewerkers; in 2021 moet dit aantal grofweg verdubbeld zijn met het doel dat alle instituten van de faculteit zich onder hetzelfde dak bevinden. De Eureka!-redactie nam een kijkje in het reilen en zeilen van de nieuwbouw.
lab op de 3e verdieping
een kantoor van biophysica
16
Eureka! nummer 57 – juni 2017
het atrium tijdens de bètabanenmarkt
s" van een van de "vinger ntoren het gebouw met ka en laboratoria
banken en werkplekken op 3e verdieping
☰
banken en werkplekken op 3e verdieping Eureka! nummer 57 – juni 2017
17
WETENSCHAP
A first glance at the heart of the Milky Way By Hara Papathanassiou
At the beginning of April, the portrait of the black hole that is lurking in the center of the Milky Way, has been shot with a telescope web spanning the Earth. What it shows
It has been a short two decades since it was confirmed beyond any reasonable doubt that our home galaxy harbors a giant, four million solar masses, black hole in its center. The discovery has helped to establish black holes as indispensable constituents of galaxies. Black holes in the centers of galaxies are invoked to interpret observations of huge amounts of energy coming from tiny regions (as in Active Galactic Nuclei). In the case of our galaxy, a black hole is
strongly suggested by stars in orbits so tight and so fast that they can only be going about a extremely massive, yet unfathomably small object. Four million solar masses packed in less than twenty solar radii. A black hole gulps all the light that gets close to it. Nothing escapes the so-called event horizon. It does not get any darker than inside a black hole’s event horizon. Yet, right next to the abyss shines a light brighter than most in the Universe. As ambient gas accelerates down the black
will put Einstein’s General Theory of Relativity to the test and issue the first identity card of a black hole.
Figure 1. The expected image of a black hole shadow [1] 18
Eureka! nummer 57 – juni 2017
Figure 2. The locations of the telescopes comprising the Event Horizon Telescope (http://www. outerspacecentral.com/ images/eht.jpg)
hole’s drain, it heats up to billions of degrees Kelvin and shines glaringly. Against this bright background the black hole silhouette should be discernable. The black hole could thus been seen by the shadow it casts. Trying to look for this shadow at optical wavelengths, intervening gas could obscure the image, similar to dust blurring your reception as you tune in at radio wavelengths. This worsens at longer wavelengths. Rather unexpectedly, there is a lucky break: At wavelengths around 1 mm, the hot gas shines at its brightest while the blurring caused by dust does not smudge the black hole shadow out of recognition. Besides, the Earth’s atmosphere is transparent at 1 mm. This triple coincidence makes the direct “viewing” of the black hole possible – in principle. A telescope that spans the planet
ometer in existence, the ALMA array, can achieve a resolution which could discern the De Sitterzaal on the moon. A few thousand times better is required to distinguish the black hole silhouette. A collection of radio antennas placed at much larger distances than the 16 km
The “Event Horizon Telescope” is such a collection of radio telescopes tuning in at 1.3 mm (230 GHz) and spanning the Earth. No single new telescope had to be built, so the challenge was only to coordinate the existing telescopes. At the beginning of April a series of observation rounds fixed at the heart of the Milky Way have been completed successfully at all sites. In VLBI, data gets recorded first and only later combined to reveal the image. The accurate time tagging of the data requires that each telescope is equipped with Hydrogen Maser atomic clocks that will lose no more than one second per 100,000 years.
At 16 Gbits per second, a single observation session accumulates some 7 petabytes of data.
In order to distinguish details in the minuscule shadow of the black hole in the sky, an interferometer of unprecedentedly high resolution is required – one capable of distinguishing the back from the front part of Neil Armstrong’s footprint on the moon when viewed from the Earth.
For this task, a widely spaced array of radio telescopes is required, since the resolving power improves with the distance between the telescopes. The largest radio interfer-
☰
ing of the black hole at the center of the galaxy feasible.
maximum distance of the ALMA antennas is thus required. The technique is known as Very Long Baseline Interferometry (VLBI) and - in yet another lucky twist - antennas operating at a wavelength of about 1 mm can achieve the required resolution if placed across the Earth. Our planet is just about big enough to provide us with the baseline that makes the imag-
The demands on resolution and sensitivity lead to a humongous amount of data. At 16 Gbits per second, a single observation session accumulates some 7 petabytes of data. For comparison: this is equal to the storage capacity of a billion smartphones, or the data collected by Facebook daily on all its users. The data gets recorded on hard disks that fill up a Boeing 747 and flown over to the dedicated data processing center at MIT. Processing will result in the much anticipated image. Although it may turn out to be an iconic picture, it is far from being the full story. Eureka! nummer 57 – juni 2017
19
WETENSCHAP
Figure 3. Examples of what the shadow of the black hole may look like. In the leftmost panel is the expected shape if the General Theory of Relativity holds. Should one of the other two patterns appear, the theory will have to be revised [2] .
A photo ID
Calculations first performed in the 1970s - further refined and popularized by the movie Interstellar [3] - indicate that the image should look like a bright crescent enclosing the dark black hole shadow. The crescent forms as the ring of the brilliantly shining material gets distorted by the black hole that acts as a magnifying glass. Gravitational lensing not only makes light more intense, it also unveils the back side of the black hole. The shadow of the black hole itself gets bloated to about 5 times the size of the event horizon which makes its imaging a little easier. Just this single picture carries the potential of a scientific revolution. It constitutes a test of the General Theory of Relativity at the most extreme regime: close to the space-time singularity where Physics as we know it breaks down. No such test has been performed to this date. Calculations [4] suggest that if the shape of the shadow deviates from circular, the General Theory of Relativity does not hold.
Examples of what the shadow of the black hole may look like. In the leftmost panel is the expected shape if the General Theory of Relativity holds. Should one of the other two patterns appear, the theory will have to be revised [4]. But even if the reign of Einstein’s Theory of Relativity is not challenged, the image will uncover the identity of the gravitational giant at the center of our galaxy. According to the “no hair theorem”, black holes can be identified by just two properties: mass and spin. The size of the shadow is a measure of the mass of the black hole while the spin affects an offset of the shadow from the center where the singularity lies. An image of sufficiently high resolution will allow the exact shape to be drawn with reasonable fidelity so that the spin of the black hole can be teased out. The supermassive black hole at the heart of M87, a thousand times as massive and as far away as that of the Milky Way, will also come under scrutiny. The details of
how these supermassive black holes feed on gas, why giant jets seem to spring from their guts and what makes them shine, will be revealed. A year and half ago, the LIGO experiment picked up the first ever gravitational waves to be recorded on Earth in what is equivalent to hearing the shaking of space-time from the bang of the violent merging of two black holes [5]. Soon, the Event Horizon Telescope will become the first ever set of eyes to take a glimpse of a black hole. In a way, image will supplement sound. This “multisensory” perception will not only further our knowledge, expand our understanding and cultivate our appreciation of black holes. It may well cast these most elusive astrophysical objects in an entirely new light. ! Bibliography 1 Doeleman, et al; Nature, v 455 pp 78-80 (2008), "Event-horizon-scale _structure in the supermassive black hole _candidate at the Galactic Centre" 2 http://eventhorizontelescope.org/ 3 http://www.imdb.com/title/tt0816692/ 4 Johannsen, T. and Psaltis, D. “Testing the Nohair theorem with observations in the electromagnetic spectrum II: Black hole images
About the author – Hara Papathanassiou Dr. Hara Papathanassiou is an Astrophysicist. She obtained her PhD at Penn State University. After a stint in Italy and the UK, she found home in Amsterdam. She is currently study advisor for Physics and teaches at the Physics department of Leiden University. In her spare time, she trains the Greek team for the International Olympiad of Astronomy & Astrophysics.
✉ 20
papathanassiou@physics.leidenuniv.nl
Eureka! nummer 57 – juni 2017
(2010) ApJ, 718:446 5 the LIGO collaboration (2016) "Observation of Gravitational Waves from a Binary Black Hole Merger" Phys. Rev. Lett. 116, 061102
WETENSCHAP
WETENSCHAP
Elektronica voor elektronica Nano-experimenten simuleren met een videokaart Door Dyon van Vreumingen
Vrijwel iedereen is bekend met de wet van Moore, die grof gezegd stelt dat het aantal transistoren op een gemiddelde computerchip iedere twee jaar verdubbelt, en daarmee ook de rekensnelheid van de chip. Toch lijkt de beloofde exponentiële curve de laatste paar jaren af te vlakken. Dit is deels toe te schrijven aan achterblijvende geheugensnelheid. Een minstens zo groot obstakel wordt gevormd door kwantumeffecten als elektrontunneling, die we waarnemen op de schaal waar we met onze steeds kleiner wordende transistoren inmiddels zijn aangekomen. Geen wonder dus dat er momenteel op grote schaal onderzoek wordt gedaan naar nieuwe vormen van elektronica op atoomniveau, die wel berekend zijn op kwantummechanische afwijkingen. In de onderzoeksgroep van Jan van Ruitenbeek, waar ik mijn bachelorproject heb gedaan, wordt bijvoorbeeld geëxperimenteerd met eenatomige gouddraden en kleine organische moleculen als brug tussen twee elektroden. Een van de meetapparaten die hierbij veelvuldig gebruikt worden, is de rastertunnelmicroscoop (ook bekend onder de afkorting stm, voor scanning tunnelling microscope). Dit instrument is in staat om met een naald, die aan het uiteinde slechts een atoom breed is, een atoomoppervlak af te tasten en in beeld te brengen. Dit gebeurt aan de hand van de zogenoemde tunnelstroom, bestaande uit elektronen die vanuit het substraat naar de naald overspringen (tunnelen) zonder dat de naald
het oppervlak raakt. En dat niet alleen: naast metingen doen kan de naald ook atomen die los op het oppervlak liggen meetrekken of wegduwen door de aantrekkende krachten (zoals vanderwaalskracht en eventueel elektrostatische krachten) tussen atomen. Op het internet staan talloze filmpjes waarin op deze manier leuke structuren op atoomniveau worden gemaakt, zoals een nanoversie van het IBM-logo. Een nadeel van deze methode is dat, zodra de
Figuur 1. De werking van een rastertunnelmicroscoop.
☰
Eureka! nummer 57 – juni 2017
21
WETENSCHAP
naald een binding maakt met een losliggend atoom, de tunnelstroom in zijn geheel wegvalt, waardoor meten onmogelijk wordt. Om de naald desondanks goed te kunnen besturen, maakt de onderzoeksgroep waarin ik heb gewerkt gebruik van een simulatieprogramma dat speciaal voor deze experimenten is ontwikkeld. Deze simulatie maakt gebruik van een newtoniaanse methode: in elke rekenstap worden de posities van alle atomen vastgelegd, wordt er voor elk atoom een kracht berekend gebaseerd op een continue potentiaal, en worden alle atomen verplaatst volgens de derde wet van Newton. Het voordeel van deze methode is dat ze ondanks haar klassieke karakter de bewegingen van de atomen redelijk nauwkeurig weet na te bootsen en relatief weinig rekenkracht vereist. Dit laatste is belangrijk, omdat we de atomen in ware tijd willen zien bewegen – dat wil zeggen, we willen verandering op het scherm zien zodra we de knop een duwtje geven. Tenslotte draaien de simulatie en het experiment tegelijkertijd en willen we niet dat de laatste ver achterloopt op de eerste. Nu is het in voorgaande jaren gelukt het programma snel genoeg te krijgen om een experiment bestaande uit alleen goudatomen (dus een gouden atoomoppervlak, gouden stm-naald en losliggende goudatomen) goed te
simuleren. De zaken werden echter ingewikkelder toen mijn begeleider een proef begon met een organisch molecuul, liggende op het oppervlak. Het doel van dit experiment was om dit molecuul aan een van de uiteinden, die makkelijk aan goud bindt, met de naald op te pakken, om zo een rechtop staande elektronische brug te vormen tussen het oppervlak en de naald. De extra complexiteit komt in eerste instantie doordat er, om een dergelijk experiment goed te kunnen simuleren, meerdere nieuwe interactiekrachten berekend moeten worden bij elke simulatiestap. Omdat we een vrij klein molecuul (in termen van het aantal atomen) gebruikten ten opzichte van het substraat, hoefden we echter relatief weinig extra berekeningen te doen. De ware ernst van de zaak ligt in het feit dat de molecuulatomen een veel kleinere massa hebben dan de goudatomen: dat maakt ze overgevoelig voor fluctuaties. Om dit beter te begrijpen, moeten we nogmaals kijken naar de methode van discrete rekenstappen. In de natuur
In de natuur verlopen mechanische processen doorgaans continu in de tijd.
preparaat
naald
tunnelelektronen
Figuur 2. Het logo van IBM, door middel van een rastertunnelmicroscoop met atomen in elkaar gezet. 22
Eureka! nummer 57 – juni 2017
Figuur 3. De simulatie in werking: een langwerpig organisch molecuul wordt met de naald, waarvan alleen het uiteinde in beeld is gebracht, van het substraat opgetild. Zo ontstaat een brug tussen substraat en naald.
verlopen mechanische processen doorgaans continu in de tijd. Bewegende objecten zijn voor zover wij weten niet gebonden aan een apparaat dat telkens tijd nodig heeft deze beweging te berekenen, zoals wij aan onze computer gebonden zijn. Aangezien een computer enige tijd nodig heeft voor deze berekeningen, moeten we in elke simulatievorm een tijdstap Δt > 0 aanbrengen: de hoeveelheid waarmee de tijd in de simulatie vooruit gezet wordt na elke rekenstap. Aangezien het bepalen van nieuwe posities gebaseerd is op de wet F = ma, heeft de grootte van deze tijdstap direct invloed op de beweging van de deeltjes. Hoe kleiner de tijdstap, des te nauwkeuriger wordt de beweging van elk atoom gesimuleerd. De keerzijde hiervan is vanzelfsprekend: hoe kleiner de tijdstap, des te langzamer is de simulatie. Wat heeft dit nu precies te maken met de gevoeligheid van lichte atomen? Toen we de simulatie met het organische molecuul draaiden, gebruikmakende van dezelfde tijdstap als bij puur goud, bleek het molecuul meteen uiteen te spatten. Dit kwam doordat de krachten van ongeveer dezelfde orde van grootte waren, maar de versnelling ongeveer honderd maal groter; op deze manier werden de molecuulatomen na iedere stap zo ver verplaatst dat ze een hogere potentiële energie kregen in plaats van een lagere. We verkleinden de tijdstap om dit tegen te gaan, maar hierdoor werden de goudatomen zo traag dat de simulatie niet meer bruikbaar was. De conclusie die we hieruit trokken was dat we een manier moesten vinden om de berekeningen van de simulatie te versnellen, zodat we de simulatie ook met een lagere tijdstap nog snel genoeg konden draaien. Uiteindelijk besloten we dit te doen door de berekeningen van krachten en verplaatsingen op een grafische kaart te laten draaien, in plaats van op de centrale processor. Het grote voordeel van grafische kaarten is dat ze bestaan uit honderden zo niet duizenden rekenkernen (in vergelijking met 4 tot 32 kernen in een gewone processor), die allemaal berekeningen parallel aan elkaar kunnen uitvoeren. Voor ons is dit nuttig, aangezien alle berekeningen in één rekenstap, van het bepalen van alle krachten tot aan het uitrekenen van de benodigde verplaatsingen voor alle atomen, onafhankelijk van elkaar kunnen worden gedaan. Hierdoor kan het gedrag van de vele goudatomen, wat voorheen veel tijd in beslag nam, veel vlotter worden bepaald. Zo houden we per rekenstap flink tijd over om de beweging van het mole-
cuul in meerdere en kleinere tijdstappen uit te rekenen, wat weer bevorderlijk is voor de precisie van de simulatie. Een groot gedeelte van mijn bachelorproject bestond derhalve uit het herprogrammeren van deze onderdelen op een grafische kaart. De belangrijkste algoritmen moeten immers geheel opnieuw ingericht worden om zo efficiënt mogelijk op een parallelle architectuur te draaien. Vanzelfsprekend komt hier een nieuwe blik op programmeren bij kijken. En naarmate je verder komt in de implementatie, wordt het schrijven van goede code steeds meer een gevecht met de grafische kaart, waarin je telkens op zoek bent naar de grootste snelheidswinst, terwijl de simulatie correct blijft draaien. Maar het resultaat mag er zijn: in vergelijking met het oude simulatieprogramma hebben we versnellingen van meer dan honderd maal kunnen meten. Op deze manier hebben ook wij ons steentje mogen bijdragen aan het grote onderzoek naar moleculaire elektronica. Ook al zijn we met zijn allen nog niet zo ver dat we massaal chips met nanocomponenten kunnen produceren, we zijn wel hard op weg. Hoogstwaarschijnlijk zal het niet lang meer duren voor we deze muur, die de trend van Moore in de weg staat, doorbroken hebben. En het is mooi om te zien hoe we onze huidige elektronica daartoe ten volste weten te benutten. !
Vanzelfsprekend komt hier een nieuwe blik op programmeren bij kijken.
☰
Over de auteur – Dyon van Vreumingen Dyon van Vreumingen is vierdejaars student aan de Universiteit Leiden. Na afronding van de bachelors natuurkunde en informatica volgt hij nu masterstudies in theoretische natuurkunde en informatica. Hij is breed georiënteerd en naast zijn studiegebieden geïnteresseerd in vroegmoderne geschiedenis, talen en het ontwerpen van spellen.
✉
dyon@vanvreumingen.nl
Eureka! nummer 57 – juni 2017
23
HOE LEG IK AAN MIJN OMA UIT?
Hoe werkt het internet? Door Gijs van Weelden
Er trilt iets in je broekzak en je hoort een bekende toon. Je pakt je telefoon en zet het scherm aan: een e-mail van je kennis uit Canada. Je leest en beantwoordt de mail en – je hebt je telefoon nu toch in je hand – kijkt ook maar even of je via WhatsApp gespamd bent. Voor je het doorhebt, heb je je hele Facebook-timeline bekeken, alle top posts van reddit gelezen en drie selfies op Instagram geplaatst. Je loopt midden in het bos, maar gelukkig ben je altijd en overal verbonden met het internet. Tsja, dat internet: hoe werkt dat eigenlijk? In principe is het internet niet anders dan een stel computers dat met kabeltjes met elkaar verbonden is. De computers kunnen informatie uitwisselen met elkaar, door stroompulsjes door die kabels te sturen. Data versturen
Gelukkig ben je altijd en overal verbonden, maar hoe?
Hoe kun je een bericht versturen met een stroompje? Je kunt bijvoorbeeld elke letter een getal toewijzen op basis van de plaats in het alfabet. De a wordt dan 1, de b wordt 2, enzovoort. Om scheiding te maken tussen letters en woorden kun je pauzes van verschillende lengte gebruiken. Als je nu een 'a' wilt versturen, kun je bijvoorbeeld 1 stroompulsje door de kabel heen sturen. Elke pauze kan dan een stroom-uit zijn. Als je zo alle tekens uitdrukt in pulsjes, kun je al een sms versturen of je kennis uit Canada e-mailen. Via wat code die de pixels van een afbeelding vertaalt naar een serie getalletjes, kun je op dezelfde manier je selfies op Instagram plaatsen. Een voorbeeld: stel dat je het berichtje "hoi" naar iemand wilt sturen. Als we voor de aan-uit-pulsjes de afspraak van hierboven aanhouden, zou dat er als volgt uitzien: • 8 pulsjes aan voor de h • 1 puls uit • 15 pulsen aan voor de o • 1 puls uit • 9 pulsjes aan voor de i 24
Eureka! nummer 57 – juni 2017
Uiteraard is de praktijk wat ingewikkelder. Zo is het systeem dat ik hierboven gebruikte om een bericht uit te drukken in stroompjes erg primitief. In de praktijk worden veel ingewikkeldere, maar snellere systemen gebruikt. Daarnaast wordt er tegenwoordig veel gebruik gemaakt van codes die je berichten veilig versleutelen. Zo kun je bijvoorbeeld niet zomaar afgeluisterd worden en kan niet zomaar iedereen bij je bankgegevens. Postcode
Als je iets over het internet wilt versturen naar een ander apparaat, moet bekend zijn waar het bericht vandaan komt en waar het naartoe moet. Om dit mogelijk te maken, heeft ieder apparaat (dat is aangesloten op het internet) een IP-adres. Je kunt dit vergelijken met een postcode en huisnummer: elk apparaat heeft een unieke code, waardoor je het terug kunt vinden. Het IP-adres van een computer bestaat uit vier getallen tussen de 0 en 255, bijvoorbeeld: 198.255.0.37 of 27.169.201.145 Protocollen
Stel, je hebt twee computers aan elkaar verbonden met een kabel en je wilt een bestand versturen van de ene naar de andere harde schijf. Voordat je bestand verzonden wordt, doorgaat het enkele protocollen. Dit bestaat uit enkele 'lagen': applicatie, transport, IP en hardware. In de appli-
catielaag zit de informatie van je bestand, bijvoorbeeld een Word-document. In de transportlaag wordt het document zo gecodeerd dat het te verzenden is naar een ander apparaat. In de IP-laag worden adressen toegewezen, waarna de hardware-laag de data omzet in signalen die verstuurd kunnen worden (met een netwerkkaart of iets vergelijkbaars). Bij de ontvanger gebeurt vervolgens hetzelfde, maar in tegengestelde volgorde. Dit is redelijk abstract, dus laten we nog een voorbeeld bekijken. Stel, je wilt een brief sturen naar je tante. Eerst bedenk je wat je wilt schrijven; je hoofd is vergelijkbaar met de applicatielaag. Vervolgens schrijf je dat alles op, zodat je tante het kan lezen; dit is de transportlaag. Vervolgens schrijf je de naam en het adres van je tante op (en vergeet je eigen naam niet); dat is wat er gebeurt in de IP-laag (denk aan hoe een IP-adres lijkt op een postcode). Als laatste doe je de brief op de post; dit is de hardware-laag. De brief kan nu verzonden worden. Tussen de computers
Waar we nu nog niet naar gekeken hebben, is wat er tussen de computers in zit. Om in het voorbeeld te blijven: wat gebeurt er nadat je de brief op de bus gedaan hebt? Dit is goed te zien in het volgende diagram:
Als we van onder naar boven werken zien we eerst de klant, dat zijn de verzenders en ontvangers. Daarboven zie je een router. Een router is een apparaat dat alle IPadressen 'onder' zich kent. Op het moment dat een router het IP-adres van de geadresseerde niet kent, stuurt hij de boodschap een laag naar boven. Dan komen we bij de providers, bijvoorbeeld KPN of Ziggo. Deze providers bieden internettoegang aan veel gebruikers en kennen dus heel veel IP-adressen. Bij de providers hoort weer zo'n router als die we eerder zagen. Als je een email naar je kennis in Canada stuurt, zal KPN die niet kennen en moet het bericht nog een laag omhoog: de Internet Exchange. De Internet Exchange is de hoogste laag, waar heel veel netwerken samenkomen in één groot knooppunt. Stel, de brief die je eerder op de post hebt gedaan moet naar Leeuwarden, jij woont in Leiden. In het distributiekantoor wordt eerst gekeken of de brief in dezelfde provincie moet worden afgeleverd (laag 1). Omdat Leeuwarden niet in Zuid-Holland ligt, gaat de brief naar de volgende 'laag', waar gekeken wordt of de brief in Nederland moet zijn. Vervolgens kan de brief naar Friesland en komt die in de brievenbus bij je tante in Leeuwarden. Bij de brief zou je nog veel meer lagen in kunnen bouwen, bijvoorbeeld of je tante in dezelfde plaats of gemeente woont. Zo kent het internet ook veel meer lagen dan ik hierboven genoemd heb, maar het principe is hetzelfde. Dus volgende keer dat je een email krijgt uit Canada of een appje uit Leeuwarden, sta eens stil bij de digitale kilometers die het heeft afgelegd. ! Bron: http://www.beautifulcode.nl/hoe-werkt-het-internet/
Over de auteur – Gijs van Weelden Gijs van Weelden is derdejaars bachelorstudent Natuurkunde aan de Universiteit Leiden. Sinds januari 2017 is hij redacteur bij Eureka!
Figuur 1. De verschillende lagen van het verstuursysteem.
☰
✉
gijsvanweelden@hotmail.com
Eureka! nummer 57 – juni 2017
25
GESCHIEDENIS
De Molens van Barbegal Door Amber Vervloet
Als je in de Romeinse tijd door het landschap nabij Arelate (het huidige Arles, Frankrijk) zwierf, werd je verrast door een verbluffend uitzicht: langs de steile helling van een heuvel strekten zich twee parallelle stroken uit van boven naar beneden, bestaande uit draaiende waterraden en malende molenstenen. Per strook waren er maar liefst acht houten waterraderen, elk met een radius van anderhalve meter. Het was een technologisch hoogstandje.
Figuur 1. Een schematische weergave van het complex.
Tegenwoordig heb je iets meer voorstellingsvermogen nodig om onder de indruk te zijn. Al wat rest van het eens zo verbluffende bouwwerk zijn afgebrokkelde stenen en groeven in het landschap. Voor de Franse archeoloog Fernand Bernoit waren deze weinige sporen echter voldoende. In de jaren veertig van de afgelopen eeuw bracht hij de ware identiteit van het complex boven water: een hydraulische maalmachine, de grootste die men tot nog toe in het gehele Romeinse rijk heeft ontdekt. Water uit de Alpilles
Ten noordoosten van Arles ligt een keten van heuvels, genaamd de Alpilles. Het kalksteen waar deze heuvels van gemaakt zijn, is in combinatie met zuur oplosbaar in water. Dit leidt onder andere tot het ontstaan van scheuren in het gesteente. Als nu de bomen en andere vegetatie bovenop de kalkheuvels het water niet opnemen, zullen de scheuren dit water deels naar beneden afvoeren. Zo ontstaan er bronnen 26
Eureka! nummer 57 – juni 2017
aan de voet van de Alpilles. Hier maakten de Romeinen in hun tijd dankbaar gebruik van. Ze bouwden een aquaduct vanaf deze bronnen richting Arles. Deze bronnen verzorgden niet alleen het drinkwater voor de inwoners van de stad, maar waren ook de drijvende kracht achter de molens van Barbegal. Waterkracht
Om het water op de juiste plek af te leveren, moest er nog een klein kanaal worden uitgehakt in de rotsen. Vervolgens mocht de zwaartekracht zijn werk doen: Het water stroomde de heuvel af en de waterwielen draaiden. Er zijn verschillende aandrijfmethoden, waarvan ik er twee onder de loep zal nemen: het onderslaande- en het bovenslaande waterrad. Zie Figuur 2 voor een schematische weergave van een onderslaand waterrad. We doen een 'back of the envelop’ analyse om tot een afschatting van het vermogen van
een dergelijk mechanisme te komen. Allereerst wordt het bruikbare vermogen Ponder gelijk gesteld aan de efficiëntie van het onderslaand waterwiel ηonder vermenigvuldigt met het theoretische vermogen Ptho. Er wordt uitgegaan van de maximale efficiëntie van een dergelijk waterwiel van 22%. Ponder=ηonderPtho Verder nemen we aan dat het theoretische vermogen alleen afhangt van de gemiddelde stroomsnelheid van het water v en de massa van het ‘verwerkte’ water m. Het theoretische vermogen Ptho is vervolgens gelijk aan de kinetische energie Ekin: Ekin=½mv2 Alles gecombineerd leidt dit tot: Ponder=0,11mv2 Eenzelfde soort procedé kan nu worden afgewerkt voor het bovenslaand waterwiel, geïllustreerd in Figuur 3. Wederom
Figuur 2. Een onderslaand waterrad {1}.
Figuur 3. Een bovenslaand waterrad {1}.
Figuur 4. Een systeem van tandwielen en assen zet molenstenen in beweging {1}.
converteren we het theoretische vermogen Ptho naar het bruikbare vermogen Pboven met behulp van de efficiëntie ηboven. De maximale efficiëntie voor aandrijving van boven is 70%.
beschouwing van een enkel waterrad. In Barbegal zijn er maar liefst acht onder elkaar geplaatst. Bij aandrijving van boven gaan wij er ruwweg vanuit dat alle kinetische energie van het water wordt afgegeven aan het waterrad. Als het water dus de eerste watermolen verlaat en op weg gaat naar de tweede, begint het vanuit stilstand (Ekin=0 → v=0) en heeft het ongeveer zes meter om weer voldoende snelheid te maken. De Romeinen hebben in Barbegal dan ook de juiste keuze gemaakt: alle zestien waterwielen worden van boven aangedreven.
geschatte productie ligt niet meer op 4,5 ton meel per dag, zoals Bernoit had geschreven, maar een factor vijf hoger: 25 ton meel per dag. Ondanks deze inschattingsfout wordt Bernoits werk nog altijd geëerd: tussen de afbrokkelende stenen en groeven in het landschap, ligt er in de heuvels van Arles een plaquette met daarop zijn naam in eervolle vermelding. !
Van roteren naar vermalen
[2] Hodge, Trevor A. "A Roman factory." Scientific
Pboven=ηbovenP tho Verder nemen we ditmaal aan dat het theoretische vermogen geheel geleverd wordt door het verlies van potentiële energie van het water Epot, die tevens afhangt van de massa van het ‘verwerkte’ water m. Epot=mgh Bij benadering is h gelijk aan de diameter van het waterrad, in dit geval drie meter, en de valversnelling g is ongeveer 10 m/s2. Samen leidt dit tot: Pboven=21m. Nu we voor beide soorten aandrijving een uitdrukking hebben verkregen, kunnen we ze vergelijken. Hiertoe definiëren we een ratio R. P =P R= boven
onder
De ratio R wordt, na substitutie van bovenstaande vergelijkingen, gegeven door:
Als de watermolens draaiden, zetten een systeem van tandwielen en assen de molenstenen in beweging. Een schets van een dergelijk mechanisch proces is weergegeven in Figuur 4.
Bronnen [1] Landers, J.G. (1978) Engineering in the Ancient World (1e ed.) . London, England: Chatto & Windus. American 263.5 (1990): 58-64. [3] Robert Spain (2008) The Power and performance of Roman water-mills: Hydro-mechanical analysis of vertical-wheeled watermills. Oxford, England: J. and E. Hedges.
Ook al had Bernoit gelijk wat betreft de vroegere functie van het vervallen bouwwerk, hij had de Romeinen wel degelijk onderschat. Vandaag de dag ligt de
21
R= (0,11v ) =191v–2 2
Dit betekent dat pas bij een stroomsnelheid van ongeveer 14 m/s het bruikbare vermogen van een onderslaand waterrad gelijk is aan dat van een bovenslaand waterrad. En dat terwijl een typische stroomsnelheid voor water in een open kanaal, zoals een aquaduct, slechts 0,5 tot 3 m/s is. Dit duidt op een duidelijke winst voor het bovenslaand waterrad. Hier blijft het echter niet bij. Dit was een
☰
Over de auteur – Amber Vervloet Amber Vervloet is tweedejaars bachelorstudent Natuur- en Sterrenkunde aan de Universiteit Leiden. Ze is tevens een van de nieuwste leden van de Eureka!-commissie.
✉
amber.vervloet@gmail.com
Eureka! nummer 57 – juni 2017
27
DE LEIDSCHE FLESCH
Lieve lezer, Het is al weer even geleden sinds de vorige Eureka!. Inmiddels zijn er weer veel activiteiten en tentamens achter de rug en is het tweede semester in volle gang. Bij De Leidsche Flesch is iedereen ook weer druk bezig. Deze maand (ik schrijf dit in maart) is de tijd dat je als bestuur veel tijd hebt om dingen te regelen en allemaal kleine vernieuwingen door te voeren en dat is heel leuk! Binnenkort is daar geen tijd meer voor, want dan is het drie weken lang dies, en komt de studiereis eraan. Snel daarna is het weer mei en is het jaar bijna voorbij.
Binnenkort komt er ook weer heel wat leuks aan. We hebben namelijk aankomend weekend de ouderdag, de alumnidag en het Nationale Wiskunde Symposium, wat voor het eerst door De Leidsche Flesch in Leiden wordt georganiseer. Het thema is Dynamische Systemen, en wij vinden het spannend en leuk om te organiseren. Wat nog meer spannend en leuk is, is dat er al weer gezocht wordt naar een nieuw bestuur! Volgend weekend horen we wie er waarschijnlijk gaan plaatsnemen in het nieuwe bestuur en ik ben erg benieuwd (wij weten het als h.t. bestuur namelijk zelf ook nog niet). Het is altijd leuk om te zien in wier handen De Leidsche Flesch volgend jaar zal zijn. Verder krijgen we over twee weken de diesweken, waarin we de verjaardag van De Leidsche Flesch vieren. Dit jaar wordt onze vereniging al weer 94 jaar oud (!) – we zijn opgericht op 25 april 1923. Die diesweken zullen onder andere bestaan uit barbecues, feesten, borrels waaronder de zwembadborrel, een open podium, luxe lunches en nog veel meer leuke activiteiten met het thema ‘Before and after 94’. Gelijk daarna gaan we op studiereis naar Beijing en dan is het studiejaar al weer zo goed als voorbij.
Een greep uit de activiteiten van de afgelopen tijd: in januari gingen we met een groep enthousiaste eerstejaars op Meerdaagse Excursie (MEC), wat tegenwoordig meer bekend hoort te staan als eerstejaars studiereis. Deze eerstejaars studiereis ging naar Frankfurt en Straatsburg, twee leuke steden. Hier hebben we genoten van veel interessante lezingen, een mooie natuurkunde campus, een coole oude sterrenwacht en uiteraard van Frankfurter wurst. Daarnaast hebben we de laatste IntCie activiteiten gehad (de integratiecommissie organiseert activiteiten voor eerstejaars): eentje naar het Tikibad en een Wie is de Mol activiteit. We hebben gelasergamed in het Snelliusgebouw met ons dispuut F. Kaiser, Succes met tentamens of eindexamens en de laatste loodgenoten van een James Bond Science Gala, we hebben jes! Geniet er nog even van! gekungfu’ed, geàpres-skied, op retroconsoles gegamed en we hebben meegedaan aan het PION, de jaarlijkse Groetjes, natuurkunde olympiade. Eva van Weenen h.t. praeses
28
Eureka! nummer 57 – juni 2017
Lustrumcommissie 2017-2018 Heleen: “Het bijzondere aan deze diesviering is dat de commissie al een jaar van te voren geformeerd is en dat we een jaar lang elke maand een activiteit zullen organiseren, niet alleen tijdens de lustrumweken. De eerste van die activiteiten was in mei en toen hebben we ook het thema onthuld: 95+ reasons to celebrate.
een huisband, Thunderscore en zij gaan onder andere het lustrumlied uitvoeren.” Wim: “Het lustrum is iets heel groots, maar je moet het ook niet groter maken dan het is. We gaan natuurlijk wel de grenzen opzoeken en iets gaafs neerzetten, maar uiteindelijk moet je er gewoon de lol van inzien. Sommige dingen zullen Op deze manier hebben we een lukken, andere niet, maar we gaan heel jaar de tijd om in de sfeer te sowieso een leuke bijdrage leveren komen. Sommige activiteiten gaan aan de studententijd van mensen we samen met andere commissies hier.” organiseren, maar de precieze invul- Heleen: “De commissie is heel ling weten we nog niet. gezellig en bijzonder omdat we zo “Ook hebben we een hoger bud- lang dingen gaan organiseren. We get, dus we kunnen bijzonderder hebben al een keer een bierstormactiviteiten organiseren. Bij het avond gehouden. Dat was een zeer vorige lustrum is de zwembadborrel succesvolle avond om alle gênante voor het eerst gehouden en dat was dingen en roddels over elkaar te zo'n succes dat we het nu elk jaar weten te komen.” doen. We weten nog niet wat onze Wim: “Op die avond hebben we hit gaat worden, maar we gaan er ons ook leuke ideeën opgedaan. Er is veel best op doen. Dick heeft er in ieder creativiteit en energie. We zijn pas geval voor gezorgd dat er een jacuzzi eind februari begonnen maar hebin de FooTuin komt en wij zijn van ben het tot nu toe erg gezellig met plan daar dankbaar gebruik van te elkaar. Als de commissie gezellig is, maken. Ook hebben we komend jaar dan gaat de vereniging ook plezier
☰
hebben komend jaar.” Wim: “Het grappige aan deze commissie is dat hij heel groot en divers is: sommige commissieleden sluiten hun tijd bij de Flesch ermee af, anderen doen komend jaar bestuur: dat zorgt voor een leuke dynamiek. Binnenkort gaan we op commissieweekend, want het is belangrijk om af en toe wat leuks te doen met elkaar om een goede sfeer binnen de commissie te houden, anders krijg je irritaties.” Vera: “We zijn de beste lustrumcommissie van de afgelopen vier jaar, met toffe activiteiten. Neem je zwemkleding mee, je wordt niet thuisgebracht.” Commissieleden: Wim Nijgh, Alex Reumer, Thomas Wink, Jeroen van Doorn, Heleen Otten, Koen van Deelen, Jannetje Driessen, Mathijs Kolkhuis Tanke, Vera Schous
Eureka! nummer 57 – juni 2017
29
DE LEIDSCHE FLESCH
Koken met
RON Griesmeel-amandeltoetje Deze keer een toetje uit de Turkse keuken. Zestien amandelen achterhouden voor garnering, de rest grof malen. In een pan met dikke bodem de boter langzaam verhitten zonder te kleuren, griesmeel en gemalen amandelen toevoegen en 15 minuten op laag vuur al roerend lichtbruin bakken. Melk en suiker in een andere pan zacht aan de kook brengen. Mengsel met 1 tl kaneel toevoegen aan griesmeel en het geheel 2 minuten zacht laten doorkoken tot gewenste dikte. Platte rechthoekige schaal (25 cm) bekleden met bakpapier, mengsel erin storten, gladstrijken en een nacht in de koelkast zetten. In 16 blokken snijden, in elk stuk een amandel drukken en bestrooien met de rest van de kaneel. In Turkije krijg je er een dot slagroom bij.
150g blanke amandelen 200g (tarwe)griesmeel ½ liter halfvolle melk 100g roomboter 200g suiker 2 tl kaneelpoeder
Puzzel Plaats de getallen 1 tot en met 90 in een pad van opeenvolgende getallen. Sommige getallen zijn al aangegeven, net als hier en daar de richting die de keten opgaat. Stuur je antwoord voor 1 augustus naar eureka@deleidscheflesch.nl. De vorige puzzel werd opgelost door Erik Weenk. Hij kan zijn prijs ophalen in de Flesschekamer.
30
Eureka! nummer 57 – juni 2017
Masterdroom in duigen Door Martijn Janse
Als we als onwetende sjaarzen aankomen in het prachtige Leiden, kijken we op tegen de alwetende masterstudenten. Ze paraderen in de laboratoria, weten het antwoord op al je werkcollegevragen en doen onderzoek naar onderwerpen waarvan je het bestaan überhaupt niet kende. Je droomt ervan ooit ook zo te worden. Deze droom werd echter in 2014 abrupt verstoord door Jet Bussemaker, toen de ‘doorstroommaster’ werd afgeschaft. Een behaalde bachelor geeft geen automatische toegang meer tot de aansluitende masters. Het werd mogelijk voor universiteiten om masterstudenten te selecteren op basis van cijfers. Hier werd dan ook gretig gebruik van gemaakt: volgens de wet hoeft er slechts één opleiding over te blijven per bachelorstudie waar de student zonder aanvullende eisen naartoe kan. Uit angst de laatste te worden is er nu een
race to the bottom gaande in universitair Nederland. Ook op onze faculteit, bij de masters Chemistry, LST en Physics (eisen: een cijfergemiddelde van 7.0 of hoger, in niet meer dan 5 jaar een bachelor gehaald en dat niet meer dan 2 jaar geleden). En geef de opleidingen eens ongelijk: als dokter zou het me ook fantastisch lijken als ik alleen maar gezonde mensen moest behandelen! Het mantra ‘de kwaliteit verhogen’ wordt een totaal nieuwe definitie toebedeeld door niet het onderwijs te verbeteren, maar de selectie strenger te maken. Dat heeft niets met kwaliteit te maken, dat is jezelf voor de gek houden. Niet alleen maakt dit het onderwijs minder toegankelijk, maar studenten krijgen ook het gevoel gereduceerd te worden tot een gemiddeld eindcijfer zonder rekening te houden met al hun andere talenten: zoals extra vakken en extracurriculaire activiteiten. Vanuit
Juni
9 juni Monopolyrace 15 juni Algemene Ledenvergadering 19 juni Drijf-in Bioscoop
Colofon
Eureka! jaargang 15, nummer 57, juni 2017
Eureka! is een uitgave van een samenwerkingsverband tussen de Faculteit Wiskunde en Natuurwetenschappen aan de Universiteit Leiden en studievereniging De Leidsche Flesch en wordt ieder kwartaal gratis verspreid onder studenten en wetenschappelijk personeel van de opleidingen Natuurkunde, Wiskunde, Sterrenkunde en Informatica aan de Universiteit Leiden. De redactie behoudt zich het recht artikelen te wijzigen of niet te plaatsen. Anonieme artikelen worden in principe niet geplaatst. Oplage ongeveer 2500
☰
de maatschappij wordt juist steeds meer gepusht op extracurriculaire activiteiten en het leenstelsel leidt nu al tot een verhoogde druk om naast de studie te werken. De student wordt maatschappelijk gevierendeeld door alle eisen die aan hem gesteld worden. De afgelopen maanden zijn de Opleidingscommissies en Faculteitsraad druk bezig geweest met het vertegenwoordigen van de studenten door te vechten tegen een masterselectie. Na goede discussies binnen de Opleidingscommissie Natuurkunde is besloten daar geen masterselectie in te voeren (althans, dit jaar...), maar de situatie voor Chemistry en LST blijft nog onzeker: nu zelfs de Universiteitsraad betrokken is geraakt bij de discussie, is het wachten op het oordeel van de eindbaas. En tot die tijd kunnen we blijven dromen van het doen van die master… ooit.
Juli
23 juni Movie park Germany 27 juni Randomcie Waterfestijn 30 juni Kaiser Voetbaltoernooi
Redactieadres Eureka! Magazine p/a De Leidsche Flesch Niels Bohrweg 1 2333 CA Leiden eureka@deleidscheflesch.nl Hoofdredactie Lotte Konings Eindredactie Annette Mense, Ellen Riefel, Heleen Otten, Marlise van der Veen, Tobias de Jong en Tom Warmerdam. Rubrieksredactie Alex van Vorstenbosch, Amber Vervloet, Ellen Riefel, Gijs van Weelden, Heleen Otten, Jaco Tetteroo, Larissa Wolters, Marlise van der Veen, Martijn Janse en Tom Warmerdam.
14 t/m 17 juli Zeilweek
21 t/m 25 augustus HOP-week
Augustus
September
14 t/m 18 augustus El CID
2 september Actieve ledendag
contact op te nemen met studievereniging De Leidsche Flesch, door te mailen naar bestuur@deleidscheflesch.nl.
Ontwerp en vormgeving Balyon, Katwijk Druk UFB, Universiteit Leiden
Abonnement Het is voor € 8,- per jaar mogelijk een abonnement te nemen op Eureka!. Neemt u hiervoor contact op met de redactie.
Aan deze editie werkten verder mee: Maxim Allaart, Dyon van Vreumingen, Huib de Swart, Marijn Heule, Hara Papathanassiou, Eva van Weenen en Ron van Veen.
Deadline Eureka! 58: 1 juli 2017
Referenties Het is helaas niet altijd mogelijk referenties naar andere publicaties op te nemen. Wilt u meer weten, neemt u dan contact op met de redactie. Adverteren Adverteren in de Eureka! is mogelijk door schriftelijk
Copyright Eureka! en al haar inhoud © studievereniging De Leidsche Flesch. Alle rechten voorbehouden. ISSN 2214-4072
Eureka! nummer 57 – juni 2017
31
“Klaar voor de NEXT step in je carrière?” Wij geloven in de NEXT IT generatie. Die wachten we niet af, maar die bouwen we op. Onze werknemers zijn onze toekomst, en wij willen hen helpen de noodzakelijke stappen te zetten die hun talenten ontwikkelen, carrières vormgeven en expertises opbouwen. Want NEXT is vooruitstrevend, innovatief, versterkend en groeistimulerend. Dàt is de kracht van de nieuwe generatie. CGI Academy – Bouwblokken voor de NEXT IT Generatie CGI heeft een eigen Academy opgericht om je carrière naar een volgend level te helpen. Als afstudeerder krijg je direct werk met inhoud, onder begeleiding van een CGI-professional. Daarnaast is er een
werkenbijcgi.nl
Graduatetraject waarin je leert om de nieuwste technologieën en vakgerichte kennis in de praktijk toe te passen aan de hand van uitdagende vraagstukken. CGI NEXT: Community vol opportunities Wij willen de NEXT IT generatie aan ons binden, hun talenten ontwikkelen en ze een platform geven. Kom je in dienst van CGI en ben je niet ouder dan 36 jaar, dan word je automatisch lid van CGI Next. Young professionals kunnen hierin hun netwerk uitbreiden, zichzelf ontwikkelen en de zichtbaarheid binnen de organisatie vergroten via fun & serious business. CGI. Wij zoeken de NEXT IT generatie.