Waveguide lasers 31

5-4
Periodical of S.V.A.T. Astatine
Volume 5 | Number 4 | September 2011
Waveguide lasers
15
Batavierenrace
31
10
Vision
34
Photography
Colofon
VAN DEN BOSCH & FIKKERT
DRUKKERS SINDS 1932
The “ATtentie” is the periodical of S.V.A.T. Astatine, which is issued four times a year. The ATtentie is distributed
among members of Astatine and employees connected to Advanced Technology at the University of Twente.
Volume: 5
Number: 4
Issue: 22
Copies: 450
Date of issue: September 2011
Editorial staff:
Pim Muilwijk Geert Folkertsma Jeroen van den Berg Daan in den Berken Monique Parfitt Editor in chief, Layout
Editor, Layout
Editor
Editor, Layout
Board member
Address:
S.V.A.T. Astatine
t.a.v. ATtentie
Post office box 217
7500 AE Enschede
Tel. 053-489 4450
Bank: 1475.73.769 (Rabobank)
[email protected]
http://www.astatine.utwente.nl
Printer
Drukkerij Van den Bosch & Fikkert B.V. - http://www.druk-bosfik.nl
With thanks:
Brigitte Bruijns, Daan in den Berken, Geert Folkertsma, Jelmer Boter, Jeroen van den Berg, Marijke Stehouwer,
Melvin van Melzen, Pim Muilwijk, Thomas Janssen, Jelle van der Veen.
Copy can be delivered to the addresses mentioned above, in .doc(x) or .txt formats. Any figures or pictures can be
bundled with the text in a .zip or .rar file.
The deadline for the next ATtentie: 1 October 2011
© S.V.A.T. Astatine 2011, all rights reserved.
Authors remain responsible for the contents of their works.
The editors preserve the right to modify or reject received articles.
2
Editorial
Maybe you’re reading this after
returning from some exotic
location, or maybe just because you
heard the mail man messing with
your mailbox. Whatever the reason
or location, we can probably agree
on the fact that the holidays have
almost ended.
It has been an eventful year, buzzing
with activity. Some will remember
marching in The Hage, or more
fruitful endeavours like securing
our new “borrelkelder”. Others will
look back on celebrating the first
lustre of our awesome association.
As always, however, all good things
come to an end.
For some members of the ATtenCie,
including yours truly, this will be
especially true. Geert, Jeroen and
I will be throwing in the towel to
make place for some fresh blood
next year. I for one can look back on
4 delightful years of writing articles
and throwing the ATtenCie together
and I think that the aforementioned
persons will have had a similar
experience.
Most of us will not disappear off the
radar entirely however, after such
a long time the ATtenCie becomes
part of you. I often encounter
subjects that I’d like to learn more
about (in fact, I keep a list) and catch
myself thinking: “well, I’ll just write
an article about it”. So, while this will
probably be the last editorial I will
write for the ATtenCie, you may just
encounter an article about some
nerdy subject hidden in the pages
of coming editions.
I don’t know what the future holds;
I only know that I’ve stacked a pile
of things to do so high that I can’t
see the end of it. I hope you will
also be able to enjoy your holiday,
whether it’ll be relaxing, studying
for re-exams, a big assignment or
something else entirely. One thing
is for sure and that is that you can
always kill some time reading this
ATtenCie. We hope you will enjoy
it and that fresh editions will be
arriving next year.
Pim Muilwijk, editor in chief
Inhoudelijk
10Vision
14Startrix
19
Astronomy throughout the centuries
28
Entropic gravity
31
Waveguide lasers
Astatine
Batavierenrace15
Interview: Mireille Claessens
16
Vrouwen met (paint)ballen
25
Create Tomorrow
39
Overig
2Colofon
6
From the chairman
7
From the AT boardroom
23
PANalytical excursion
27
Column: bureaucratiespel
34
The Flitcie Photography Workshop
37Puzzle
Unique research opportunities and careers
M2i offers a truly international research environment with strong
connections, exposure to the industry and career opportunities in the
Netherlands and elsewhere in Europe. In view of the high standards
of our research, we are looking for researchers who obtained their
Master’s or PhD degree with more than average results.
Looking for a PhD or Post Doctoral research position?
Do you have a Master’s or
PhD degree in
• Materials Science and Engineering
• Mechanical Engineering
• Chemistry
• (Applied) Physics
• Chemical Engineering
• Civil Engineering
• Aerospace Engineering
• (Applied) Mathematics
• Building Physics / Building Sciences
And are you interested to work
in one of these research areas?
• Virtual shaping and testing
• Multi-scale fundamentals of materials
• Processing technologies of functional
materials
• High-performance light-weight materials
• Tailor-made high-performance steels
• Durability
• Surfaces, interfaces and thin films
• Advanced joining and disassembly
Material innovation
institute (M2i)
M2i is a public-private partnership
between the Dutch government,
industry and knowledge institutes
in the Netherlands and Europe.
M2i conducts fundamental and
applied research in the fields of
structural and functional materials.
By working closely together with
high level academic and industrial
partners, the institute delivers new
materials for economic growth of
the Dutch industry and for creating
a sustainable society.
Then we invite you to visit the jobs’ section of our website:
www.m2i.nl/researchers-and-students/job-opportunities
From the chairman
Jelmer Boter
Today’s date is May the 11th , 2011, which can be
written as 11-5-11, a numerical palindrome. Some
people consider this a nice date for special occasions,
e.g. to marry. Besides that, May the 11th is the
131st day of the year (except in a leap year), which
is also a palindrome. There are more “nice” dates,
such as 02-02-02 (the wedding of Willem-Alexander
and Máxima), 20-09-2009, March the 14th (3-14,
Pi) and I am quite sure November the 11th , 2011
(11-11-11) will be considered special, particulary by
the madmen. Enough about other interesting dates
though, we live in the here and now. There is another
“special” fact about this day: today I received ATtentie
5‑3 and today is also the deadline for ATtentie 5‑4.
There couldn’t be less time between these events.
The reason these days coincide is the delay of the
ATtentie. Thus, much has happened since the last
time you read my forword and I have a lot to mention.
The previous time I wrote about the plans of the Dutch
government for higher education. By now these plans
have survived the Tweede Kamer and are heading for
the Eerste Kamer. There have been some changes, but
the outlines are accepted. Next academic year the fine
is set to €0 to give the current students the chance to
anticipate on the plans, but as from September 2012
the fine will be €3.000 a year if you exceed the program
duration by more than one year.
Many activities have been organised in the past few
months and of course the first lustrum of Astatine
was the absolute highlight. I hope you all enjoyed
the activities which were organised by the lustrum
committee. The week was officially opened with a
burning Astatine logo, but first 100 people had to win
a race against the fuse in a relay drink. Our honory
member Bernard Boukamp drank the first beer, which
led us to a glorious victory against the creeping fire. The
openings party in the Vestingbar, with a performance
of Tune Inn, was a fantastic ending of this first evening.
The next days brought us much more: high tea with
a lecture, a running dinner, an abseil, a movie night, a
tour through Twente, a science quiz, a “bonte avond”,
workshops and a gala dinner. This first lustrum came to
an end at February 16th with the final pary in the “Drie
Gezusters”. The theme was “Oranje boven”, which suits
Astatine perfectly.
6
This year’s parents’ day was on the 4th of March. During
this, gold turned out to be blue and red at the nanoscale,
the parents investigated superconductivity, spaghetti
bridges were built and of course an evacuation of the
new nanolab could not be missing from the program.
We ended the day in “Beneden Peil” and I hope all
parents now have a good idea of what their children
are doing here at Advanced Technolgy at the Univeristy
of Twente.
The sixth board already is far past half way. Just four
months to go until we hand over our responsibilities to
our successors and start paying our full attention to our
studies again. Since the half yearly general assembly
we are looking for the next board and I really hope we
will have found it once you are reading this. At least we
could present the progress of our policy and we will
continue to pursue it in the second part of our year as
board.
But a lot will happen before it is time to change the
board. At the time of writing the foreign trip to Berlin
and Prague is about to depart, many institutes and
companies will be visited during this trip. I am quite sure
that by this time the trip has been a succes. The final
exam weeks are at hand, the last chance to earn a few
more ECTS. Consequently, the Advanced Technology
BBQ is planned, hopefully the weather will be nice and
the food will be good.
That also means it is just a few more weeks until the
start of the summer holidays. We all have earned these
weeks without any lectures, assignments, exams and
stress and of course with sun and beer. I will spend my
holidays in the Netherlands, Belgium and Spain. How
many countries will we visit together?
The next academic year will be the last year with all
the current bachelors. As from 2012 the rollout of
RoUTe’14+ will start. The University College, which
shows similarities with Advanced Technology, and the
bachelor BMT will start a pilot with modular education
and in 2013 the rest of the new bachelors will take off;
at least if the executive board is able to convince the
URaad of all these plans. I am curious as to what the
future will bring us, both in our study as in the rest of
our life. Let us make the best of it!
I wish you all good luck with the last few weeks of this
year and a very nice summer holiday!
“Op de hoogste!”
From the AT boardroom
Herman Hemmes
We’re in the last stretch of this year’s teaching, so it’s
time to look ahead and see what’s in store for us next
year.
At the time of writing, 119 prospective students have
registered through “Studielink”. More than twice as
many compared to last year. So, we’re looking at 80-100
new students in September. It is estimated that about
30% of those will be international students.
To prepare ourselves for the large number of new
students we have been talking to the lecturers to see
what problems to expect. One of the outcomes is
that HT900 will not be suitable for all different modes
of teaching. So we’re looking at ways to solve this
problem without completely giving up on having a
“year room”. Also the capacity of our teaching staff will
be stretched to its limits and we’ll need more teaching
assistants than ever. A challenging task for us, but also
for Astatine, in organizing all activities, starting with the
introduction in August…
The Curriculum Committee has been working on
a revision of the AT curriculum. Apart from a new
structure for the 3rd year, they also came up with some
changes to the 2nd year programme.
The plan is to already incorporate the main
characteristics of the new bachelor structure that is
being developed at the university at the moment. This
means that the year will (probably) contain four courses/
blocks of 15 EC each. An overview of the structure can
be seen in the diagram. The idea is that a student starts
with a science block or an engineering block. With the
premaster block (PM) of choice this ensures admission
to one of the science or engineering masters. The free
block offers a choice between different topics that can
provide additional specialization but can also be used
to gain admission to a non-science or non-engineering
master. It is too early to give specific details, because
the university’s plans for the bachelors are also still
under discussion. The main characteristics will also be
explained in the study guide that becomes available
after the summer holidays.
Finally, I would like to wish you all a nice summer
holiday and hope to see you again coming September.
Herman Hemmes, programme coordinator.
In the 2nd year programme, Modeling of Physical
Systems (MPS) is now optional, but it will become an
obligatory course in block 1a, starting next year. It
replaces Quantum Phenomena that will be integrated
into the new 3rd year programme. Since MPS is not
optional anymore, one of the optional courses in block
1b will move to block 2b.
Starting in September 2012, the 3rd year programme
needs a new structure, since at present it is based
on courses that are mainly taught in Dutch. This is
especially relevant for the students that started in 2010.
7
Innoverend materiaalkundig onderzoek
Materials innovation institute (M2i) in Delft, is
in 1997 opgericht met subsidie van het
Ministerie van Economische Zaken om een
brug te slaan tussen industrie en wetenschap.
M2i is een onderzoeksinstituut op het gebied
van high tech materialen. Het instituut
ondergaat een sterke groei en telt momenteel
ca. 160 medewerkers, waarvan er 130 als
onderzoeker werkzaam zijn op verschillende
universiteiten in Nederland en in andere
Europese landen. Niet alleen richt M2i zich op
materiaalkundige doorbraken, maar ook op
het transformeren van nieuw ontwikkelde
kennis in praktische toepassingen voor de
industriële sector.
Onze focus
M2i doet onderzoek naar en toepassing van structurele
en functionele materialen. Door nauwe samenwerking
tussen vooraanstaande onderzoeksgroepen en
industriële partners wordt grensverleggend materiaalonderzoek gedaan, dat nodig is voor economische groei
in Nederland, en dat bijdraagt aan een duurzame
ontwikkeling van de Nederlandse samenleving. M2i
doet onderzoek voor en met bedrijven in de sectoren
Transport (luchtvaart, Automotive, Maritiem),
Materiaal productie, Energie en Civiele industrie. Ook
wordt veel onderzoek gedaan aan Professionele &
Consumenten Producten en Medische apparatuur.
Onderzoeksgebieden
De onderzoeksagenda van M2i is breed opgezet en heeft
betrekking op de volgende gebieden:
Virtual shaping and structural performance
Aleksandro Grabulov,
voormalig M2i
onderzoeker, nu
werkzaam bij Philips.
“De kans om een netwerk op te
bouwen, en het gemak
waarmee ik contacten kon
leggen met industriële
partners gaven mij een
geweldige kans om na mijn
onderzoek een makkelijke
overstap te maken naar de
industrie. Ik ben er dan ook
van overtuigd dat M2i’s
netwerk een groot voordeel
levert voor mijn eerste stap in
een uitdagende carrière in de
industrie”
Werken bij M2i
Als AIO of post-doc, bij M2i werk je meerdere jaren aan
een project. Onder begeleiding van en aan een
universiteit doe je onderzoek voor een van onze
industriële partners. De door jouw ontwikkelde kennis
wordt zo snel toegepast in de praktijk.
Meer informatie
Voor meer informatie over M2i, onze projecten,
industriele en academische partners etc., bezoek onze
website: www.m2i.nl.
Onder de button Job Opportunities vind je een
compleet overzicht van onze vacatures en de
mogelijkheid een open sollicitatie te sturen.
www.m2i.nl/researchers-and-students/job-opportunities
Multi-scale fundamentals of materials
Processing technologies of functional materials
Hybrid and Composite Materials
Microstructure control during metals processing
Durability
Contact
Surfaces, interfaces and thin fi lms
Materials innovation institute
Mekelweg 2
2628 CD Delft
015-278 25 35
[email protected]
www.m2i.nl
Advanced joining and disassembly
Reliability and predictability of optoelectronic devices
Metals properties in relation to microstructures
Vision
Geert Folkertsma
Humans have had it for thousands of years, but only
recently have cameras and computers gotten good
and cheap enough to give eyesight to computers and
robots. Continue reading to find out how this works,
and see some examples and applications!
The CMOS chip consists of a reverse biased photo
diode for each pixel, for which the leakage current
depends on the light intensity. Some transistors allow
for selection of a pixel (Figure 2): when a pixel’s ROW is
high, its output will appear on the corresponding COL.
Image acquisition
The first step is to get images of objects into the
computer. Everyone knows this is done with a camera,
but how does that work?
First the light passes through a lens, to be focused
on the sensor. A lens can be modelled reasonably
well by the “pinhole camera” model, shown in
Figure 1. The image plane on the left is where the
sensor is located. Each point in the real world at
position (x,y,z) is projected to (xi,yi) on the image
plane. Simple geometrical observation shows that
xi = -f/z • x and yi = -f/z • y. 1
Figure 2: The “pixel circuit” of a CMOS camera. (Picture
courtesy of Wikipedia.)
A CMOS camera is less sensitive and usually more
noisy in low-light conditions, but because it is all CMOS
technology it is very easy (cheap!) to manufacture.
Filtering
An image that comes from a camera is a big map that
lists the light intensity for each pixel (for colour images
it will list three colour values for each pixel). These
images can be filtered with something called a PSF:
Point Spread Function. This function describes how
each pixel from the original image is mapped to, or
spread out over, the resulting image.
Figure 1: The pinhole camera model. An object is projected
on an image plane through a very small hole, the pinhole.
Two example light rays are shown.
On the image plane is usually an electronic sensor, but
you could also place a big screen and simply watch it
(http://www.legacyphotoproject.com/). For electronic
sensors, a CCD (Charge Coupled Device) or CMOS chip
is used. In the first one, incident photons charge small
capacitors; after letting the capacitors accumulate
energy some time, they can be discharged one by
one—the amount of charge is a direct measure for the
incident light intensity.
1. From this automatically follows that it is impossible to
have 3-D vision with only one camera: there is no
unique mapping from (xi,yi) to (x,y,z).
10
Ever wondered where the name “Gaussian Blur” in
Photoshop and the likes comes from? If the PSF is a
Gaussian (in 2 dimensions, x and y), each pixel will
indeed be spread out a little; the image will be blurred.
It is even possible to take the (spatial) derivative of an
image by filtering it with the derivative of a Gaussian,
due to a special property of the convolution that
filtering esentially is.
Fourier transform
If you look at the image as a 2-D signal, you realise it
is possible to take the Fourier transform, giving insight
in the frequency content of the image. Filtering in the
frequency range suddenly becomes possible! On the
next page, an example of normal and frequency-based
filtering is shown.
Vision
Filtering example
Figure 3: A filtering example, both with PSF and frequency domain filtering.
Image segmentation
Suppose you have an image as in the top left of
Figure 3: its distortion may seem a little artificial, but
interlaced video streams can for example look like this.
The dark and light bands are repeated every 7 pixels
in y direction, so taking the average of 7 pixels should
reduce this distortion significantly. A rectangular PSF of
height 7 spreads out every input pixel over 7 pixels, so
it accomplishes this averaging. The result, the top right
image, indeed is a lot less distorted! The price we pay is
quite some blurring…
Looking at the frequency content of the original image,
in the top middle, there are three distinct peaks: one at
(0,0), and two at (0,±y). The first one (frequency 0) is the
average brightness of the image, the “DC component”.
The other two are the distortion: a fixed frequency
along the y axis. Filtering these out by masking the
Fourier transform with the filter in the bottom middle
and transforming back give the image in the bottom
right: the distortion is again reduced significantly,
but the blurring is much less! The price to pay is the
distortion at the edges, which is a result of the Fourier
transform.
Incidentally, the Fourier transform of the rectangular
PSF (called an OTF, Optical Transfer Function), is also
shown: it does filter out the distortion frequency, but
also a lot more…
Now the image is nice and clean, we want to do
something with it. It could be object recognition or
classification (what is in the image?), visual inspection
(is the recycled bottle clean on the inside?) or object
counting. The first step for all these things is image
segmentation: separate the regions of interest, the
objects, from the background. If you’re in luck, the
background is uniformly white, while the objects have
a dark colour, because then simple thresholding will
do: every pixel darker than some threshold belongs to
an object. Otherwise, edge detection can be useful: a
combination of first and second order derivatives and
thresholding can find sharp edges in an image.
Then there are so-called morphological operations that
improve the objects: very small objects are removed, for
they are most likely noise; rugged edges are smoothed
and gaps and holes are filled in. An example of image
segmentation is given on the next page: this was an
assignment for a course on image processing, where
the goal was to count festival coins on a conveyer belt.
Of course, here the background was not uniformly lit,
not white, and some coins had the same colour as the
background…
11
Vision
Image segmentation example (thresholding)
Image segmentation (edge detection)
Original image: notice the ugly lighting…
This image is already divided by the background.
Luckily an image of the background was available:
dividing by this greatly improves the quality!
It is converted to greyscale and blurred a little bit, to
prevent that noise results in a lot of false edges.
Conversion to greyscale and thresholding works OK.
The found edges overlayed in white on the image.
12
Filling small gaps and removing noise: almost
all coins are detected, but the white are
segmented.
Coins reconstructed from the edge map: the text on the
blue coins makes it hard to detect only the outline.
Vision
Vision in robotics
A direct application of the image segmentation in a
robot is found in TUlip, the soccer robot of the Robotics
and Mechatronics (formerly Control Engineering) group
at the UT. It has two cameras for eyes and navigates
with these. The first step is to distinguish the (green)
field and the (white) lines, then its location can be
determined and the (red) ball and (black) other players
can be found; see Figure 4.
This navigation-by-vision can be extended: if a robot is
placed in an unknown environment, it can try to move
around to find out about obstacles and pathways. This
is called SLAM: Simultaneous Localisation and Mapping.
Researchers at the ETH Zürich are working on a fleet of
small quadcopters (Micro Aerial Vehicle, MAV) that do
this SLAM algorithm, flying around Zürich and creating
a map of the environment; sharing with the other MAVs
and locating themselves in it.
Figure 4: The image segmentation in TUlip: recognising
the lines, goals, orientation markers and ball.
Another robot developed here is the EyeOnWheels,
a robot that consists mainly of, well, an eye and two
wheels (Figure 5). It keeps track of objects to determine
its speed relative to the walls and so tries to drive
through a corridor, avoiding obstacles (Figure 6).
Figure 7: A 3-D map that is the result of a SLAM flight with
an MAV. All dots are objects that were recognised, labelled
and stored.
Figure 7 is a 3-D map with objects that were found in a
flight and stored in the map. Other MAVs can fly around
and when they recognise the same objects, they’ll
know where they are in this map.
Future
Figure 5: The EyeOnWheels robot has, apart from an eye
and wheels, a computer and a battery.
Vision is used more and more in industry and research:
cameras are cheap and can be used in a lot of different
tasks, shown in the examples in this article. There
is one problem though: cameras are dumb, and
image processing but especially computer vision is
computationally intensive. The EyeOnWheels robot
and TUlip carry an entire computer with them, but
for example the MAVs have a wireless link to a huge
server that does all processing for them, limiting the
autonomy and range of the vehicles.
If cameras are to be employed in really mobile robots,
some work has yet to be done. Either computers
must be made lighter and smaller, which will happen
eventually, but also the cameras can be improved,
embedding them with some intelligence to do filtering
or compute velocities and distances.
The Microsoft Kinect is a good start in this: it is a
camera with an embedded range finder, so the 3-D
location of all objects can immediately be determined;
it is used already in robotic applications. Just like the
Wii controller by the way, which is a nice and cheap
position sensor: honour to the gaming industry!
Figure 6: Eyesight of the EOW, with in red arrows the
relative velocity of each point.
13
Startrix
Thijs Weggemans
Hoe staat een student in het leven? Een onmogelijke
vraag. Hoe staat een entrepreneur in het leven?
Feynman zegt dat verschillende systemen vaak met
dezelfde wiskunde te beschrijven zijn. Ik zeg dat deze
2 vragen hetzelfde antwoord hebben!
Kansen grijpen, bewust keuzes maken, intuïtie. Is dit
een beschrijving van het studentenleven of van een
entrepreneur? Ik zeg: beide.
Waar ik in 2010 de eerste mogelijkheid had om dit
project te doen, besloot ik dit een jaar uit te stellen. Ik
ging namelijk een jaar bestuur doen van de TSAC. Met
mij waren er jaargenoten die dezelfde keuze maakten.
We vonden elkaar eind 2010. Martin stuurde Daniel,
Bart en mij per e-mail het voorstel een team te vormen.
Elisa werd later de vijfde pijler van het “Startrix casino
financierings project”.
Waar voorgaande jaren eenvoudigweg een aantal cases
werd aangeleverd, was de opdracht voor ons om zelf
een inventie tot innovatie te maken. “Schrijf een businessplan voor een zelf gevonden inventie”. Het grote
voordeel hiervan, vind ik, is dat je een technologie kunt
kiezen die je interesseert, waar je in gelooft, waarvan
jij gelooft dat het de moeite waard is om je tijd in te
investeren.
weten hoeveel cellen er in zitten!
We bedachten er twee. De concentratie van rode
bloedcellen in bloed en de concentratie van leukocyten
in koemelk. Koeien kunnen namelijk een ontsteking
krijgen aan hun uiers, mastitis. Deze infectie kan zich,
onder andere middels de melkmachine, door een heel
boerenbedrijf verspreiden. Door de kosten van behandeling, onbruikbare melk en koesterfte is mastitis de
kostbaarste ziekte in de melkveeïndustrie. Gebruikelijk
protocol is dat koeien maandelijks worden getest, door
melk naar een laboratorium te sturen.
Wij hebben een apparaat bedacht waarmee boeren zelf
goedkoop, snel en nauwkeurig een test kunnen uitvoeren met een wegwerp lab-on-a-chip. Gat in de markt!
Gelukkig vond de jury dat wij een “tastbaar” product
leverden en wonnen we de Lionix-award.
Waar dit project misschien niet voor iedereen een feest
is, vond ik het geweldig. Een stuk leuker dan ik van
tevoren had verwacht! Ik vond dat Patrick Bliek, mede
door de vorm van zijn colleges, inspireerde, aanzette
tot werken en er een interessant vak van maakte, hulde!
Mijn ogen zijn geopend, ik zie mijzelf nog wel een keer
een bedrijfje oprichten.
De technologie die wij kozen werd bij de vakgroep
BIOS ontwikkeld door Loes Segerink. Een spermatest
van origine, welke de concentratie van spermacellen in
sperma op een vernuftige wijze kan “tellen”.
De technologie was gekozen, wij konden beginnen
met ons businessplan! We schreven een “Project idea”
en deden marktonderzoek. E-mails naar fertiliteitsklinieken, bellen met een huisarts, elke mogelijke vorm
van contact met de realiteit in de buitenwereld werd
gezocht. Toen ontstonden de eerste twijfels. Zit de
wereld hier op te wachten? Zijn we “beter” dan onze
bestaande concurrenten op de markt?
Moeten we hier wel mee doorgaan?
Op dat moment openden we onze ogen. We hoorden
dat de UT iemand had ingehuurd om de mogelijkheid
te onderzoeken “onze” technologie te vermarktten.
Direct maakten we een afspraak. Bram de Moor gaf
ons het duwtje, het steuntje in de rug, dat we nodig
hadden. Open je ogen! Deze technologie kan
meer dan spermacellen tellen! Er zijn meer14 dere vloeistoffen denkbaar waarvan je wilt
Thijs, Daniël, Martin, Lisa en Bart nemen hun prijs in
ontvangst.
Batavierenrace
Tamara van der Linden
Al zwetend ren ik de hoek om en zie de finish met het
alom bekende poortje, die had ik nog niet verwacht
en ik zet met alle energie die ik nog heb de eindsprint
in. Juist, ik heb het over de 39e Batavierenrace.
Het begon allemaal bij het kijken op AIS, Batavierenrace,
nog niet ingeschreven. Wat, in hemelsnaam, was de
Batavierenrace? Na de informatie gelezen te hebben
wist ik dat het een estafetterace was van Nijmegen naar
Enschede, opgedeeld in 25 etappes. Klonk als een leuke
uitdaging dus ik veranderde de “nog niet ingeschreven
status” in “ingeschreven”.
Vervolgens werd er een borrel georganiseerd waarbij
de voorkeur voor je etappe werd meegenomen in het
verdelen van de etappes. Ik koos voor de veilige afstand
van 3 km, beter voor mijn knieën en ik had genoeg
tijd om te kijken hoever 3 km is als je het hardloopt.
Hardlopen had ik voordat ik last kreeg van mijn knieën
wel gedaan maar nooit echt voor de kilometers.
De borrel afgesloten te hebben met het feit dat de 3
km voor mij was heb ik op een mooie avond de hardloopschoenen uit de kast gehaald en ben ik gaan kijken
met welk tempo ik de 3 km kon hardlopen. Met een
te langzaam tempo zou ik me schamen op de kortste
afstand, maar deze afstand met een te hoog tempo
afleggen zou mij opbreken en mij alleen maar later
doen eindigen. Even voor de potentiële Batalopers van
volgend jaar: ook al loop je langzamer dan je overgrootmoeder, je mag nog steeds gewoon meedoen, dit
is belangrijker dan winnen. Natuurlijk deed ik het ook
voor het meedoen, maar toch, je weet hoe dat gaat.
De vrijdagavond voor de Batavierenrace aten we met
het gehele Batateam flink wat pasta. De nachtploeg
mocht zich hierna alvast klaarmaken, de ochtendploeg
kon vroeg (of niet) naar bed en de middagploeg had
nog genoeg tijd voordat ze met de bus zouden vertrekken. Aangezien ik in de ochtendploeg zat en ik slapen
niet heel vervelend vind ging ik naar bed. Met 03u30 op
mijn wekker ben ik opgestaan, heb ik snel een banaan
weggewerkt en ben ik richting de bussen gelopen.
Gezellig met de gehele ochtendploeg de busreis
gemaakt tot we een klein dorpje bereikten. Daar werd
het gehuurde busje (waar al een deuk in zat voordat
de Bata begon, helaas wel nadat we hem gehuurd
hadden) overhandigd en de eerste kandidaat van onze
ploeg mocht zich klaar maken voor zijn etappe. Nadat
de eerste van onze ploeg gestart was zijn we snel naar
het busje gelopen om naar het volgende wissel punt
te rijden.
Toen was het toch uiteindelijk mijn beurt om hard te
lopen. Met Wessel naast mij fietsend als support en
navigatie liep ik mooi de eerste meters zonder buiten
adem te zijn. Helaas hield ik zonder conditie dit “niet
buiten adem zijn” niet heel lang vol. Gelukkig haalde
ik wel veel mensen in, dus dit uitsloven was niet voor
niets. Het ging lekker, toen ik de finish zag zelfs nog
zo goed dat er een mooie eindsprint in zat. Na deze
eindsprint was ik best kapot geef ik toe maar rusten
zat er voor mij nog niet in. Wessel stapte af van de fiets,
overhandigde deze aan mij en begon te rennen.
Met de fiets in mijn handen en na het tasje met de route
en water aan het stuur gehangen te hebben, keek ik
rond om te zien achter welk rennend persoon met een
blauw hesje ik aan moest fietsen. Helaas, ik was Wessel
kwijt. Sorry Wessel, ik had niet verwacht dat je al zo snel,
zo’n afstand zou hebben afgelegd. Na een tijdje rondkijken besloot ik maar te gaan fietsen. Gelukkig zag ik
in de verte het bekende witte ATeam T-shirt, dat moest
Wessel zijn. Ik, blij dat ik de hardloper had gevonden
waar ik mee moest fietsen, fietste lekker wat kilometers
uit.
Nadat ook Wessel gefinisht was konden we weer gezellig in het busje zitten en de routes uitvogelen naar de
volgende startpunten. Dit verliep allemaal vlekkeloos
en we waren dan ook op tijd bij het wisselpunt met de
middaggroep. We overhandigde de sleutels van het
busje en stapten in een van de grote bussen richting
de campus. Met mobiel en internet werden de tijden en
snelheden gecheckt die onze groep had gelopen, met
een gemiddelde van 12 km/h waren we best tevreden.
Aangekomen op de campus begonnen de gesprekken
al het onderwerp “de 40e Bata” aan te nemen. Wat als
we nou meer zouden trainen? Dan zouden we die 12
km/h best wat omhoog kunnen gooien. Zo werd het
idee voor een hardloop groepje geboren, welke nu elke
week een aantal kilometers aflegt onder het mom van
“beter te vroeg dan te laat beginnen met trainen”.
Natuurlijk was er die avond een spetterend eindfeest
waarvan, zelfs met vermoeide benen, iedereen van
heeft genoten. Volgend jaar weer!
15
Interview: Mireille Claessens
Geert Folkertsma & Daan in den Berken-Kolmes
De vorige keer vroeg Arie van Housselt of we haar
wilden interviewen. Dat wilden wij wel, dus lees
verder om meer te weten te komen over degene die
je misschien kent als docent van “MCB”, misschien
omdat ze twee jaar geleden een vidi binnensleepte,
of omdat je een BMT-master doet. Of je kent haar niet
– lees dan zeker dit interview met Mireille Claessens!
Toen ik een studie moest kiezen heb ik vooral gekeken
bij natuurkunde en scheikunde, zelfs nog technische
scheikunde bezocht. Biologie vond ik wel leuk,
maar heb ik nooit overwogen als studie. Toen las ik
in de Kijk een artikel over iemand die Moleculaire
Wetenschappen studeerde – dat klonk erg leuk. Het is
een geaccrediteerde scheikundeopleiding, met extra
vakken richting celbiologie en -fysica.
Hoe lang heb je over je studie gedaan?
Ik ben in vijf jaar afgestudeerd. Naast de studie was
ik actief bij de studievereniging: ik heb een jaar
bestuur gedaan en natuurlijk een aantal commissies
als ouderdag en symposium. Ik was niet lid van een
studentenvereniging.
Na je afstuderen ben je ook in Wageningen gaan
promoveren.
Ik deed één afstudeervak bij moleculaire fysica en één
bij plantenfysiologie, dat was vooral fysische chemie.
Het ging over zaadbiofysica: zaden verliezen veel
water en nemen het later weer op. Tussendoor moet
alles blijven werken, dus er moet bijvoorbeeld geen
klontering optreden. Via dit onderzoek ben ik aan mijn
promotieplaats gekomen, die was bij fysische chemie.
Wat was het onderwerp van je promotie?
Het ging over het opvangen van volumeveranderingen
door membranen, iets wat ook een rol speelt bij die
zaden als ze vocht verliezen. Het ging vooral over de
mechanica van de membranen, hoe ze vouwen en
dergelijke.
Waar kom je vandaan?
Ik ben geboren in Asten in Noord-Brabant. Na de
middelbare school ben in Wageningen gaan studeren,
waar ik ook mijn promotie heb gedaan. Daarna in
München postdoc en “junior groepsleider”geweest, en
nu zit ik hier.
Wat heb je gestudeerd?
Op de middelbare school had ik vakken als natuurkunde,
scheikunde en biologie; en geschiedenis en Latijn. In
dat laatste heb ik geen examen gedaan: ik deed
atheneum dus het was niet verplicht, en
roostertechnisch was het toen erg lastig om
16 in meer dan 7 vakken eindexamen te doen.
Ik heb er vijf jaar over gedaan: een paar maanden
vertraging door ziekte en verder gewone traagheid. Ik
had daar niet echt last van, de meeste resultaten voor
mijn proefschrift komen uit de laatste twee jaar. In het
begin probeerde ik vooral veel dingen uit. Er zat ook
niet zoveel druk achter, ik denk dat het nu moeilijker is
om verlenging te krijgen dan toen.
Waarom ben je gaan promoveren?
Omdat ik onderzoek doen heel leuk vind. Mijn opleiding
was ook erg onderzoeksgericht, en bedrijven namen uit
mijn vakgebied eigenlijk alleen maar mensen met een
PhD aan. Het was dus ook heel logisch om een promotie
te gaan doen, maar ik wilde het ook echt graag.
Interview: Mireille Claessens
Dan daarna dus de keuze: het bedrijfsleven in of
verder met onderzoek.
Als we het toch over het nu hebben: waar woon je
eigenlijk?
Een postdoc doen is een geschikte manier om daar
achter te komen. Ik ging naar de Technische Universität
München, waar ik vier jaar in biofysica heb gewerkt: drie
jaar als postdoc en nog een jaar als junior groepsleider.
Ik woon in Borne, want toen we hier kwamen wonen
werkte mijn man in Almelo, bij PANalytical. Borne ligt
dan mooi in het midden, zodat we allebei met de fiets
naar het werk konden. Inmiddels werkt Jos voor een
klein bedrijf uit Duitsland dat vrije software maakt,
maar dat kan van huis uit. Hij hoeft dus niet meer te
fietsen, maar we gaan niet hierheen verhuizen: we
zitten daar prima.
Waar ging het onderzoek over?
Over het cytoskelet, dat bestaat uit actinefilamenten:
hoe werkt de organisatie door eiwitten die zorgen
voor bundeling en crosslinks, wat zijn de mechanische
eigenschappen, hoe wordt het door de cel gebruikt..
Het was materiaalkunde in biologische systemen.
Naast het onderzoek was ik natuurlijk ook bezig met
het begeleiden van studenten en aio’s. Dat vond ik ook
leuk: het organiseren van onderzoek, ideeën op een rij
zetten. Dat is nu natuurlijk nog meer: ik heb minder tijd
voor eigen onderzoek, maar ik zie wel meer onderzoek
(door anderen) voorbij komen.
Want je bent hier als UD aan de slag gegaan.
Ja, in december 2007. De vakgroep Nanobiophysics
doet veel onderzoek naar een eiwit dat een belangrijke
rol speelt bij Parkinson: het is een vreemd eiwit en kan
samenklonteren in de hersenen, wat een oorzaak is
voor de ziekte van Parkinson.
De meeste eiwitten hebben een 3-D-structuur specifiek
voor hun functie, maar deze is in oplossing een random
coil. Het is dus onduidelijk wat de functie is: krijgt het die
pas als het ergens aan bindt? En dan het functieverlies
als het samenklontert: waarom ontstaat die aggregatie,
waarom heeft dit celdood tot gevolg?
Het onderzoek is dus echt gericht op wat er mis gaat met
het eiwit in neurodegeneratieve ziektes. We gebruiken
veel microscopische technieken om bijvoorbeeld de
mechanica van individuele fibrillen te onderzoeken.
Twee jaar geleden heb je een vidi gekregen. Hoe
ging dat?
Je schrijft een onderzoeksvoorstel, dat moet door de
voorselectie komen en dan moet je het verdedigen.
Mijn onderzoek gaat over de organisatie in grote
structuren; hoe die (in vitro) ontstaan. Wat zijn de
materiaaleigenschappen, en wat betekent dat voor
cellen?
Intussen ben je UHD. Binnenkort een eigen groep?
Nou, voorlopig ben ik nog wel even bezig. Ik begeleid
veel aio’s. Uiteindelijk wil ik wel een eigen groep: dan
kun je helemaal zelf je onderzoek vormgeven. Ik heb
nu wel behoorlijk veel vrijheid in mijn onderzoek, maar
ben natuurlijk verantwoording schuldig aan Vinod
Subramaniam. We kunnen overigens prima met elkaar
overweg, dus dat is geen probleem.
Waar doe je de boodschappen?
Oh, die vraag had ik niet gezien; ik heb wel het interview
met Arie van Housselt even doorgelezen om tezien wat
ik kan verwachten… Even denken, dat is bij drie winkels:
bulkinkopen bij de Nettorama , speciale producten bij
de Albert Heijn en de rest bij de groentenboer.
Je hebt een indrukwekkende hoeveelheid voorna‑
men. Christelijk opgevoed?
Ja, ik kom uit Brabant dus katholiek opgevoed. Nu ben
ik eerder atheïstisch of agnost dan gelovig. De meeste
Brabanders en Limburgers zijn katholiek, maar kijkend
naar mijn familie (en die van Jos) zijn ze niet heel
“streng”.
In Duitsland was dat tenminste veel meer. Toen ik
me daar voor mijn postdoc ging inschrijven bij de
gemeente, wilden ze weten welk geloof ik aanhang
(de kerkbelasting wordt daar direct door de gemeente
geïnd). Omdat ik zoveel voorletters heb, geloofden ze
niet dat ik niet bij een kerk stond ingeschreven, dus
ik moest een bewijs van niet-inschrijving aanleveren.
In Nederland wordt het alleen geregistreerd als je wél
bent ingeschreven, en dan alleen bij die kerk, omdat
hier de kerkbelasting anders is geregeld. Uiteindelijk
heeft de gemeente Wageningen een verklaring
geschreven dat bij hen niet geregistreerd staat dat
ik een kerk bezoek, met de aantekening dat dat was
omdat de gemeente dat niet bijhoudt... Gelukkig is het
uiteindelijk goedgekomen.
Wat zijn je hobby’s?
We hebben een grote tuin waar ik veel tijd in steek. En
doordat ik elke dag met de fiets kom, ongeveer 13 km,
hoef ik in ieder geval niet te sporten.
In de vakanties maak ik vaak trektochten met tent
en slaapzak in de rugzak, alhoewel ik moet toegeven
dat het sinds ik een normaal salaris heb wat minder
primitief is. Wandelen in de bergen is het leukst, maar ik
blijf meestal in Europa: ik ben niet zo’n reiziger en voor
het werk moet ik al vaak genoeg weg. Morgen ga ik
bijvoorbeeld voor een week naar Santa Barbara,
naar een congres over theoretische fysica. Ik
mag dan wat vertellen over de praktijk.
17
Interview: Mireille Claessens
Terug naar je werk dan: welke vakken geef je?
Bij Advanced Technology geef ik Molecular and
Cellular Biophysics, dat kennen jullie. Bij Biomedische
Technologie geef ik in de master een vak, dat lijkt wel
op MCB maar gaat natuurlijk dieper in op de stof.
Dik twee jaar geleden gaf je voor het eerst MCB. Hoe
is het vak opgezet, en hoe vind je het doceren?
Jaap Flokstra heeft me gevraagd. Hij miste een vak over
biofysica maar wilde niet een standaard BMT-vak, ook
al omdat hun voorkennis heel anders is. We hebben als
onderwerp biofysische technieken (analysemethoden)
overwogen, maar het werden toch biofysische
systemen.
Ik vind het op zich wel leuk om les te geven. Ik had
natuurlijk eerder al college gegeven, maar MCB was
mijn eerste eigen vak. Het ligt natuurlijk ook aan de
groep studenten: interactie is fijn, als ze hun hand
opsteken als ze een vraag hebben bijvoorbeeld. In het
eerste jaar was dat goed, maar het wisselt wel.
We vragen docenten altijd wat voor vak ze zouden
willen geven als ze 5 ECTS vrij in mochten vullen,
maar je hebt MCB behoorlijk zelf vormgegeven?
Behalve deze verandering zitten ook de grote
onderwijsvernieuwingen van RoUTe’14+ er aan te
komen. Volg je dat enigszins?
Er zijn regelmatig bijeenkomsten van TNW waar de
nieuwste plannen worden toegelicht, daar ga ik wel
altijd heen. Jaap Flokstra heeft al heel duidelijke ideeën
over hoe het bij AT moet worden ingevuld en bij BMT
draait volgend jaar een proef, dus ik blijf wel op de
hoogte.
Ik zie wel voordelen van dit onderwijs: een blok wordt
aan een bepaalde vraag opgehangen en bevat een
set vakken waarmee dat vraagstuk op te lossen is.
Bijvoorbeeld wiskunde, mechanica en materiaalkunde
en dan een heupprothese ontwerpen. De vraag is dan
wel of je niet te veel naar die vraag toewerkt: komt de
algemene basiskennis ook nog wel over?
Over de examinering van de blokken wordt nog wel
gediscussieerd: sommigen zijn voor een uitgebreid
mondeling aan het eind van een blok, maar bij
theoretische vakken wil je dat studenten gewoon
vraagstukken op kunnen lossen. Ook de manier
van herkansingen organiseren wordt nog wel een
uitdaging.
Ja, ik heb het voornamelijk zelf ingericht. Waar ik
inmiddels wel achter ben is dat er nog geen chemische
basis is als MCB wordt gegeven; Basic Chemistry
komt pas erna. Daardoor hebben studenten nog
niet de moleculaire denkwijze, het gaat meer over
materiaaleigenschappen. Daar pas ik de onderwerpen
wel op aan, maar ik zou het leuk vinden als er een
chemievak vóór MCB zou zitten.
Je interesseert je dus ook voor de onderwijsplan‑
nen. Zou je ook in een orgaan als de OLC willen
meedenken?
Daarnaast zou ik graag een practicum aan het vak
willen toevoegen. Jaap Flokstra wil graag de Lab-ona-Chip-lijn in alle vakken terugzien, maar dat is voor
MCB erg lastig: het zouden dus basisexperimenten met
eiwitten zijn, om er meer gevoel voor te krijgen.
Dan zijn we toe aan de laatste vragen. Ten eerste:
wie is je favoriete wetenschapper?
Volgend jaar krijg je de eerste lichting Engelstalige
studenten. Hoe kijk je daar tegenaan?
Er lopen veel buitenlandse aio’s rond met wie ik Engels
praat en veel vaktermen zijn in het Engels makkelijker
dan in het Nederlands, omdat ze in de literatuur ook
Engels zijn. Het boek is ook Engelstalig, dus het gaat
wel goedkomen. Het andere vak dat ik geef is in de
masterfase en dus in principe ook Engels, maar als er
geen niet-Nederlandstaligen aanwezig zijn dan doe
ik het gewoon in het Nederlands. Want dat is nog wel
lastig: noch ik, noch de studenten zijn native speakers,
dus er is altijd een taalbarrière.
18
Ja, het lijkt me op zich wel leuk, maar het probleem is
natuurlijk altijd of je genoeg tijd hebt. Het is wel een
interessante periode nu: hoe komt de brede bachelor
er uit te zien, wat gaat er met AT gebeuren?
Oh, deze vraag had ik ook niet gezien. Mag ik er even
over nadenken? Ik zou wel Einstein kunnen noemen,
maar dat is zo afgezaagd. Wat ik wel leuk vind, is
dat hij vooral bekend is van zijn minder-gebruikte
ontdekkingen, tenminste in mijn vakgebied: hij heeft
veel over diffusie ontdekt en dat gebruiken we veel,
maar daar kennen niet veel mensen hem van.
Ik weet zo ook niet iemand anders, maar als me nog
iemand te binnen schiet, mag ik dan nog veranderen?
Ik vind het zo afgezaagd.
Prima. En als laatste: wie is ons volgende slachtoffer?
Ik heb even door de studiegids gebladerd, maar ik weet
niet wie jullie al gehad hebben. Ehm, Kitty Nijmeijer? Ik
ken haar niet, maar dan kan ik mooi dat interview lezen
om dat te veranderen.
Astronomy throughout the centuries
Jeroen van den Berg
Astronomy is the oldest of the natural sciences,
in ancient times many civilizations methodically
studied the night sky as it played an important part in
their daily lives. Calendars based on the movements
of the celestial bodies originated thousands of years
ago; already did people have the technology to make
relatively accurate observations. Men’s intrigue of
the night sky did not fade in later ages as astronomy
became an important tool of navigation when
people started to cross the world’s oceans. Even in
the present day astronomy and cosmology remain
active fields of research as physicists are trying to
understand the universe. This article is the first part
of an extensive overview of the history of astronomy.
Even before astronomy became a science,
different civilizations around the world had a basic
understanding of the phenomena in the sky and these
phenomena played a part in their cultures. The study of
these ancient cultures is known as archaeoastronomy.
These civilizations already recognized solstices and
equinoxes. During a solstice (Latin for sun standing
still), the Sun reaches its most northern or southern
position before turning around. These are the longest
and shortest days of the year, depending on which
hemisphere you are on. During an equinox (Latin for
equal night) the day and night are of equal length, this
occurs when the center of the Sun passes through the
plane of the Earth’s equator. Solstices and equinoxes
sometimes defined the transitions between seasons.
Certain ancient structures are constructed in a way that
special phenomena occur during a solstice, such as
Stonehenge and some tombs and temples around the
world. Other structures were aligned with certain stars,
mostly the Pole Star, such as the pyramids in Egypt and
Mexico.
The origins of astronomy can be traced back to
Mesopotamia, the land between the rivers Euphrates
and the Tigris. The Babylonians were the first to
recognize a certain periodicity in several astronomical
phenomena. They started to apply mathematics to
their observations and calculated the variation in the
length of daylight over a solar year.
But even before the Babylonians their predecessors,
the Sumerians, made documented observations of
the sky. The Sumerians are credited for being the first
civilization to invent writing: the cuneiform script (in
Dutch better known as “spijkerschrift”). This script
played an important part in the birth of astronomy as
it allowed the Sumerians (and later the Babylonians) to
record their observations over a long period of time on
stone tablets.
Cuneiform uses a numeral system that differs from our
own. We use a decimal (base 10) system, which means
that we can use 10 different symbols to create numbers.
The ancient Sumerians, on the other hand, used a
sexagesimal (base 60) system. This system allowed for
easy recording of large numbers; but more importantly,
the number 60 has 12 factors, namely 1, 2, 3, 4, 5, 6,
10, 12, 15, 20, 30, 60. This simplifies many fractions
involving sexagesimal numbers.
Figure 1: Babylonian numerals. The Babylonians had
no distinct symbol for the number zero as they did not
consider it a number but rather the absence of a number.
This sexagesimal system has partly survived in the
modern age, being used in the measurements of angles,
geographic coordinates and time. Another example:
our calendar bears a striking resemblance to that of the
Babylonians, who had a calendar consisting of 12 (60/5)
lunar cycles. Each lunar cycle was even subdivided into
4 7-day weeks, which is strange because 7 is not a factor
of 60 and a lunar cycle is 29 or 30 days, requiring the last
week to be extended by 1 or 2 days. Also they placed a
religious significance on the last day of the week, like
many cultures still do.
19
Astronomy
The Babylonians made extensive catalogues, describing
several constellations and observations of the planets
Mercury, Venus, Mars, Jupiter and Saturn. Venus had
even been identified by the Sumerians, with the first
observations dating back to probably the second
millennium BC. Other planets would not be discovered
until the invention of the telescope.
Egyptian astronomy
The Egyptians were largely influenced by their
Babylonian neighbors, and later by the Greek. However,
even in prehistoric times the stars played an important
role in their ancient religion as ancient circular
structures have been found, dated as far back as the 5th
millennium BC. This continued throughout their history,
for example the pyramids at Giza are aligned with the
Pole Star, showing that the Egyptians had developed
the skills to accurately observe the night sky. Indeed,
the Egyptians also seemed to have developed their
own constellation system. The Babylonian astronomy
further helped the Egyptians to date festivals and the
hours of night.
orbited around the Earth in concentric rings (all rings
shared the same center). In this model the Moon and
Sun were considered closest to the Earth, followed by
the visible planets and then the stars.
Soon a few fundamental flaws were discovered in
this model. First, the model failed to predict the
precise movement of the planets, which was a bit
elliptical instead of circular. Secondly, it failed to give
an explanation as to why the speed of the planet
seemed to fluctuate, sometimes a planet even moved
in the opposite direction for a little while. Thirdly, the
brightness of planets changed from time to time,
because the distance of a planet to the Earth varied a
bit.
To remedy this, Apollonius of Perga introduced two
new concepts to Eudoxus’ model: the eccentric deferent
and the deferent and epicycle. The deferent is the main
orbit which carries the planet, if it is eccentric then the
center of the circle does not coincide with the Earth. An
epicycle is a smaller ring residing on the main orbit. See
figure 2.
Astronomy also played a great part in the daily lives of
the ancient Egyptians. The Egyptians were the first to
invent irrigation, and the annual flooding of the Nile
was vital for their agriculture. Therefore it was important
for them to predict when this would happen. Since the
beginning of Egyptian astronomy they had adopted a
365-day calendar.
Greek astronomy
The Greek would usher in the next age of astronomy.
Seeking not only to accurately describe the motion of
the celestial bodies, they also started to look for rational,
physical explanations for the phenomena. This gave rise
to the first models of the cosmos. Note that the Greek
astronomy was not limited to Ancient Greece, it spread
through the world to all Greek speaking civilizations,
including the later Roman Empire. It derived a great deal
from the Babylonian astronomy, and to a lesser extend
from the Egyptian. In turn it would help further develop
astronomy in Egypt. Most of the constellations on the
northern hemisphere we know today are derived from
Greek astronomy. Even our word planet comes from
the Greek πλανήτης (planētēs ), and the names of the
planets in our solar system are the Latin equivalent of
their original Greek names.
Originally, astronomy was considered to be a field
of mathematics in classical Greece. Inspired by the
accurate predictions the Babylonians could make,
the Greek wanted to rival them. To this end the
Greek Eudoxus of Cnidus, encouraged by
Plato, developed a geocentric model of the
cosmos. The Earth was seen as the center of
20 the universe and all other celestial objects
Figure 2: An eccentric deferent with an epicycle. This model
explained the difference in speed and distance to Earth
while keeping with the idea of perfect circles.
The Greek astronomer Hipparchus, considered to be the
most important astronomer in Greek history due to his
extensive catalogues, then used these models to make
more exact predictions. He used an eccentric deferent
for the Sun and a deferent and epicycle for the Moon.
With this, the positions of the Sun and Moon could be
accurately described, but those of the other planets still
could not. He therefore criticized the inaccuracy of the
model.
Astronomy
Later during the reign of the Roman Empire, Claudius
Ptolemy conceived the Ptolemaic system. This
system combined the concepts of Apollonius with
the rest of Greek and Babylonian astronomy into one
comprehensive model. This model was widely adopted
around the classical world, also by different believes,
mainly due to its geocentric idea.
It was Copernicus that finally changed the model to a
heliocentric system, considering the Sun, instead of the
Earth, as the center of the universe. This idea had been
proposed by Aristarchus of Samos in ancient Greece,
though it was rejected by many of his peers.
Antikythera machine
The Greek can also be credited with being the first to
develop a analogue computer. Off the coast of the
Greek island Antikythera, a shipwreck was salvaged
in 1900 and inside an ancient mechanical artifact was
discovered. This artifact consisted of many gears and
it took several decades before people understood its
purpose and were able to reconstruct it. The mechanism
was used to calculate and predict astronomical
position. The mechanical precision is comparable with
a 19th-century Swiss clockwork.
Figure 3: Schematic of the Antikythera mechanism.
Via a crank, a person could input a certain moment in
time, the device would then display the position of several celestial bodies. Because the mechanism displayed
the position of the celestial bodies from the perspective
a observer here on Earth, the mechanism is based on
a geocentric model. Currently researchers have found
over 30 gears, and people suggest it consisted out of
72 gears in total. Inscriptions show the mechanism
used the 365-day calendar of the Egyptians. Also it
appears there was a cog that could correct for a leap
year, turn back the scale one every four years. This is the
first archeological reference to a leap year; it was only
officially introduced with the Julian calendar in 46 BC.
This mechanism is dated about a century older. Besides
a dial for the date it also contained dials indicating
things like the lunar phase the beginning of important
Greek games. Therefore it can be seen as the predecessor of the modern day almanac. A few modern replicas
have been made, including one build from 1500 LEGO
pieces that could correctly predict the solar eclipse of
April 8, 2024.
Mesoamerican astronomy
On the other side of the world, civilizations were also
exploring the skies. These cultures also recorded
the motions of all known celestial bodies in classical
antiquity. Several native peoples in Mesoamerica
had developed their own calendar, though all
shared the same basics. The most sophisticated and
comprehensive of these were the Aztec and the Mayan
calendars. The Mayan calendar recently gained much
attention because it supposedly predicts the end of the
world in 2012 (our count).
All Mesoamerican calendars consisted of a 260-day
ritual cycle, in which each day was denoted by a
number between 1 to 13 and 1 of 20 animal symbols
(13 x 20 = 260). Besides this ritual cycle, they had a 365day solar cycle or year. This period was usually divided
into 18 periods of 20 days, which could be considered
as some sort of months, and 5 extra days which were
considered to be unlucky. They did not use a lunar cycle
in any of their calendars. Also, there is no mention of
any compensation for the 365-day cycle like our leap
year, causing the seasons to slowly move through the
year. Although they were aware of this, they didn’t seem
to bother; in fact, some scientists belief the Mayans
were able to calculate the a precise solar year with
greater accuracy than that of the Gregorian calendar
(our current calendar). The ritual 260-day cycle and the
365-day solar cycle could be combined into 1 Calendar
Round, a period of 52 solar cycles which it took to
synchronize with the ritual cycle (the least common
multitude of 260 and 365 is 18980 days).
21
Some civilizations extended the calendar into what is
known as the Long Count. The Long Count indicated
the amount of days past since the mythical creation
date, which has been dated at 3114 BC. The Mayans
developed the Long Count the most extensively. The
days of the Long Count are represented by a five digit
number in a vigesimal system (base 20) system, except
for the second digit which is base 18. The first digit
represents 1 day, called a k’in by the Mayans; the second
digit represents a period of 20 days or a winal; the third
represents 1 tun which is 18 (!) winal or 360 k’in; the
fourth 1 k’atun or 20 tun and the fifth a b’ak’tun or 20
k’atun. Thus a b’ak’tun has a length of 20*20*20*18 =
144000 days or approximately 394.3 solar years. This
means that starting at the mythological creation date,
the 13th b’ak’tun ends in 2012, hence giving rise to the
belief of an impending apocalypse, although there is no
such mention of it in any ancient Mayan text.
So far the overview of astronomy through the ages; stay
tuned for part 2 next year.
22
PANalytical excursion
Jelle van der Veen
On March 16th, seven Advanced Technology stu‑
dents gathered at Drienerlo station for an excursion
to PANalytical, a company designing and producing
equipment for X‑ray diffraction and X‑ray fluores‑
cence spectroscopy; an excursion that would give
us an idea where an Advanced Technology student
could be useful within a company.
After having been brought to the PANalytical company
headquarters in Almelo we had the possibility of drinking a cup of coffee and having some cake, after which
an introduction to the company followed. Subsequently
an explanation of the techniques used and a tour of the
produced equipment followed. This order will also be
used in this article.
The company
PANalytical is a company that started off as part of
Philips, which is also where the “P” in PANalytical
comes from. Philips was a large player in X‑ray tubes.
In the early 1950s, X‑ray diffractometers (XRD) and
X‑ray fluorescence spectrometers (XRF) were built.
These were developed by Philips Analytical. In 2002,
Philips Analytical was sold by Philips to the Spectris
group, a group of companies specialized in precision
measurements and instruments. In it PANalytical is an
autonomous business unit.
PANalytical is currently one of the market leaders in XRD
and XRF equipment. Offices are all across the world, the
largest in the Netherlands, USA, China and Japan. (All
of these were correctly guessed as the largest markets
by AT‑students) Not only does PANalytical develop and
manufacture the equipment, a significant part of the
company is its sales and service network. Anywhere
in the world, immediate service is available for their
products.
What was interesting for AT‑students was the build‑up
of the research department. As we shall see later,
chemical, electrotechnical and mechanical engineers
all have significant functions in the design. Supervising
these projects is usually left to physical engineers.
As we know however, AT‑students have had courses
related to all these subjects and would be well-suited
for a role within PANalytical.
Technologies
As stated, the two main technologies PANalytical
specializes in are XRD and XRF. XRD is a technique used
to determine crystal structure of different substances.
X‑ray beams are shot at a surface where they reflect
at different crystal planes (figure 1). If the value of
2d*sin(θ) is a multiple of the wavelength of the incident
beam (known as the Von Laue condition), positive
interference will occur and a maximum will occur in
the reflected pattern. At different angles, other crystal
planes will give this positive interference. This will lead
to a pattern of peaks, the location of which determined
by the crystal structure of the object. This is used for
instance in determining whether certain products are
as they should be . An example of this is the testing of
steel for the right crystal structure. A major disadvantage of the technology is that it can only be used to
look at the surface layers; the beam does not penetrate
into deeper layers, so the crystal structure of them is
not determined. Also it does not tell anything about the
composition of the material.
Figure 1: Von Laue condition.
For this purpose XRF is used. XRF is a technique which
works by firing high energy X‑rays at a substrate. These
beams have enough energy to excite electrons from
the inner shells of atoms. The holes that remain are
then filled by electrons that fall back from shells with a
higher energy. In this process energy is released in the
form of secondary X‑rays. The energy of these X‑rays
can now be detected; a pattern of peaks is observed
which is very specific for certain materials. It is so exact
that even quantitative analysis can be done, so all
fractions can be observed. An example of an
XRF pattern is shown in figure 2.
23
PANalytical
A disadvantage of this technique is that it gives no
information about the structure of the material. For this
reason it is often combined with XRD to get an exact
image of the material. XRF is also used in, for instance,
mining, to determine whether metal ore that has been
mined has the right amounts of metal inside. In this
case the exact composition is not that important.
Products
Personally, the thing that surprised me most was the
way these technologies were incorporated in the final
products. Anyone walking around at the university will
think of advanced equipment as being bulky machines
with all kinds of extensions, cables and random metal
parts. Here however, equipment looks as if it could have
come from some futuristic spaceship.
Devices are made which only have to be connected to
external power and water supply and a computer to
control the device. In such a device, shown in figure 3,
the doors in front can be opened to access any component of the device. This way, it is very easy to simply
replace the substrate, detector, source, or any other
component you want.
Figure 2: XRF-spectrum showing peaks at energies characteristic for Pb, Fe, Ni and Sn.
Customers
Customers of PANalytical include all kinds of companies
in need of material analysis. As already mentioned
the metal industry is such a customer, but the field of
application is much broader. For example, customs services use these techniques in the testing of imported
medicines, producers of plastics need to know what
the contents of their products are. But also at Twente
University an apparatus manufactured by PANalytical
is used.
An important thing to realize is how these customers
use the products supplied by PANalytical. As university
students, we are constantly being bullied with specialized techniques, like Dave Blank’s LEGO‑lectures. Most
companies however, do not care that much about details, but need a 24/7 analysis of their output product.
This means the apparatus always needs to be working,
since any downtime will mean losses for the company.
Therefore, reliability is important and constant service
needs to be provided to the customers.
The way PANalytical works is by delivering custom
solutions to their customers, this means that if you
work in research at PANalytical, you could work on one
specific order at a time, since one company needs lots
of different settings for the machine, whereas another
company knows exactly what to test for, and could
just need a maximum throughput speed with
as few settings to adjust as possible.
24
Figure 3: Empyrean XRD equipment design.
For companies, this makes it possible to achieve a high
throughput, a device like this could have been designed
by an Advanced Technology student, who focuses on
both products and technology and incorporates multiple different disciplines.
Sources
http://www.panalytical.com/index.cfm?pid=135
http://www.amptek.com/xrf.html
Vrouwen met (paint)ballen
Boukje de Gooijer & Lieke van Dijk
Als zelfs op Wikipedia aangegeven wordt dat een
schot op het lichaam pijnlijk kan zijn, blauwe plek‑
ken kan veroorzaken of op het hoofd zelfs ernstige
verwondingen kan veroorzaken, dan kan paintball
voor vrouwen bijna geen leuk spelletje meer zijn.
Waarom wij dan toch besloten ons in te schrijven
voor deze activiteit van de ATAC blijft vooralsnog
een raadsel.
Toen het op de bewuste woensdag rond half 6 keihard
begon te regenen en onweren dachten we dat de
goden onze gebeden hadden verhoord. Maar na contact met de ATAC bleek dat we als echte bikkels toch het
natte bos in gingen.
Bij Paintbal Twente aangekomen hesen wij ons allen
in een prachtige overall. Het ene team gehuld in
camouflage print en het andere in effen. Iedereen werd
voorzien van een helm, waar we later op terug zullen
komen. En toen was het tijd voor de geweren. Na een
korte uitleg over de veiligheid en hoe het geweer te
gebruiken konden we aan de slag. Maar natuurlijk
moesten we nog even plassen.
Dit resulteerde erin dat we uit de WC gekomen de hele
groep alweer kwijt waren en moesten hollen om op tijd
in het bos te zijn. Helaas hadden we de uitleg over het
terrein gemist en hadden we dus ook geen idee waar de
safety zone nou eigenlijk was en wat we ermee konden.
Vol goede moed begonnen we toch aan het spel. Na
tien minuten kansloos onze vlag te hebben verdedigd
zonder enige tegenstander te zien, wat vooral te wijten
was aan onze beslagen helmen, besloten we dat het
tijd was om ze schoon te gaan maken in de safety zone.
Na wat rondvragen wisten we uiteindelijk de safety
zone te bereiken, waar bleek dat wij niet de enigen met
dit helmprobleem waren. Misschien leidde dit er wel
toe dat nog geen tien minuten later de tegenstander er
met onze vlag vandoor ging. Achtervolgen had al geen
zin meer, het was einde oefening.
Even omkijken voor de foto!
Op woensdag 27 april was het zover. We moesten er
aan geloven, paintballen met 30 woeste Astatine mannen. Maanden van tevoren hadden ze het er al over:
“Binnenkort kunnen we weer paintballen met Astatine,
daar gaan we sowieso heen!”. Maar toen de inschrijving
ook daadwerkelijk geopend was waren deze ongeorganiseerde helden op sokken natuurlijk weer te laat. Wij
dames hadden de plekken al bezet. Tevergeefs hebben
we onze plekken nog proberen weg te geven. Maar
helaas, er was voetbal op televisie (Real Madrid – FC
Barcelona, 0-2, red.) en dat gaat natuurlijk voor...
De vrouwen van het gezelschap in paintballtenue.
Na het uitwisselen van de vlag in de safety zone
bleek dat ook de tegenstander last had van het
“helmprobleem”. Helaas kon de organisatie
ons hier niet mee verder helpen. Gelukkig
25
doken er al snel inside schoonmaaktips op,
Paintball
waardoor iedereen vol goede moed aan het volgende
potje begon.
De volgende schoonmaakmethodes passeerden de
revue. De “ruitenwisser”, waarbij een papierpropje op
de neusbrug wordt bewaard en op elk gewenst moment met de vinger van links naar rechts bewogen kan
worden. De “chemische waas”, waarbij schoonmaakmiddel op het vizier werd gespoten om zo de damp
geen kans te geven. Deze methode resulteerde helaas
in prikkende ogen en werd daarom al gauw weer afgeschoten. De “overall”, waarbij het masker stiekem werd
afgedaan en werd schoongemaakt met behulp van de
overall. Dit resulteerde vooral in boze blikken van de
organisatie onder het mom van ”Dat geeft krassen!”.
De “waanzin”, waarbij er helemaal geen masker werd
gedragen. Hier stak de organisatie wel degelijk een
stokje voor omdat dit de veiligheid enorm in het geniep
bracht. En als laatste was ook “Random shooting” erg
populair. Bij deze methode werd de helm volhardend
niet schoongemaakt wat resulteerde in willekeurig
rondvliegende kogels door het hele bos. Aangezien de
kogels 7,50 per 100 kostten was dit alleen weggelegd
voor de rijker bedeelden onder ons. Of natuurlijk voor
de echte rambo’s.
Het tweede potje duurde gelukkig iets langer dan het
eerste. We speelden tot dat het donker werd en pas op
het eind toen de meesten geen kogels meer hadden
werd de strijd beslist. Welk team won is ons echter nog
steeds een raadsel.
Toen we uit het bos terugkwamen werd er druk
nagepraat over het spel. Achteraf gezien viel het allemaal nog best mee met de ernst en pijnlijkheid van
alle verwondingen. De meeste raakplekken zag je niet
eens en maar een enkeling was echt hard geraakt. Alle
maanden van bangmakerij waren voor niks geweest.
Althans, Boukje wist alle kogels te ontwijken en kan
daarom nog steeds niet meepraten over het geraakt
worden door een paintbal, die overigens gevuld is met
gelatine.
Paintball is trouwens in de jaren ‘70 uitgevonden in
de Verenigde Staten, waar het geweer door boeren
gebruikt werd om bomen en vee mee te markeren...
Thuis aangekomen konden we overigens nog net op
tijd op de bank ploffen voor de tweede helft van de
eerder genoemde voetbalwedstrijd. Met een lekker
glaasje amaretto voor de dames en een biertje voor de
mannen keken we terug op een leuke activiteit.
Eind goed al goed!
26
Deze vlek vereist weer
schoonmaakmethode!
een
andere
Column: bureaucratiespel
Geert Folkertsma
In de opleidingsintroductie van Advanced Technology,
die door Astatine wordt georganiseerd, zit het
beroemde “bureaucratiespel”. In dit spel spelen de
doegroepen elk een bedrijfje dat iets maakt: sambal,
verf, zonnecellen – het maakt niet uit, zolang er maar
ingrediënten gekocht kunnen worden waarmee een
product ontwikkeld wordt. De bureaucratie zit hem erin
dat voor elke grondstof, productiestap of reclameuiting
een vergunning moet worden verkregen.
Over het algemeen is zo’n vergunning slechts geldig
als er 2 stempels op staan. Deze stempels kunnen
bij studenten die voor ambtenaar spelen worden
opgehaald. Het spel zit vol met bureaucratische
“grapjes”: het is wel een stempel maar niet de juiste,
er mist een handtekening op het formulier, of de
volgende situatie doet zich voor, met eerstejaars E en
ambtenaar A.
E komt bij “balie 2” voor stempel. A: “Nee, voor dat
stempeltje moet je bij loket 14a zijn.” Na enig zoekwerk
vindt E loket 14a op de gang. Er hangt een briefje:
“Loket 14a opgeheven, vraag inlichtingen bij loket 3.”
E gaat terug naar de zaal en ziet dat “loket 3” dezelfde
tafel is als “balie 2”. E: “Maar net was ik hier ook al! Had je
me net niet kunnen helpen?” A: “Nee, net was je bij balie
2. Alleen als je voor loket 3 komt, mag ik een stempel
zetten.”
Behalve dit soort geintjes kunnen de teams elkaar ook
nog in het vaarwater zitten: door obscure patenten aan
te vragen zoals het gebruik van potloden, of door elkaar
aan te klagen wegens het overtreden van de regels.
De studenten die ambtenaar spelen doen dat natuurlijk
omdat hun zelf tijdens hun introductie het bloed onder
de nagels vandaan is gehaald door eerdere activisten;
het is een kwestie van die frustraties afreageren op de
sjaars. Het doel van het spel is echter studenten voor
te bereiden op echte bureaucratie die ze tegen kunnen
komen tijdens hun studie. Het is in het spel allemaal
een beetje aangedikt, om de boodschap extra goed
over te laten komen.
Tenminste, dat dacht ik altijd.
Begin dit kalenderjaar begon ik mijn stage voor het
komende collegejaar te regelen. Omdat ik graag naar
het buitenland wil, besloot ik een studiebeurs aan te
vragen. Zo’n aanvraag gaat gepaard met CV, cijferlijsten,
referentiebrieven, motivatie en wat dies meer zij. Toen
het pak papier weg was, dacht ik het ergste te hebben
gehad. Ik had echter buiten het visum gerekend.
Om Amerika binnen te komen (en er langer dan 3
maanden te verblijven) moet een echt visum worden
aangevraagd. Hiervoor moet het ontvangende bedrijf
of de universiteit uit Amerika een “DS-2019” formulier
afgeven, waarna met dit papier het “DS-160” formulier
online ingevuld kan worden. Hierna wordt “Fee I-30”
voldaan, zodat een afspraak met het consulaat gemaakt
kan worden. Let wel: bellen voor een afspraak kost
€15. Nee, niet de afspraak: het béllen. Per gesprek.
Even 4 stappen terug: voordat MIT het DS-2019 afgeeft,
moeten weer CV, cijferlijsten, referentiebrieven en
bankgaranties en beursbewijzen worden opgestuurd.
Voor een visum voor China had een vriend een
soortgelijk formulier van de Chinese universiteit nodig.
Toen hij dit eindelijk opgestuurd kreeg, bleek dat
diezelfde universiteit ook nog een verklaring moest
opsturen dat hij daar stage gaat lopen – is dat eerste
formulier daar geen bewijs van?
Toen ik mijn bachelordiploma aan ging vragen, is er een
enveloppe met zo’n 14 A4’tjes naar de examencommissie
gegaan. Als een technicus van een vakgroep een
onderdeel wil bestellen, moeten er uitgebreide
formulieren worden ingevuld. Mijn moeder (jeugdarts)
is meer tijd kwijt met haar urenverantwoording en
het invullen van het “elektronisch kinddossier KD+”
dan het daadwerkelijke onderzoek van ze. Als ik
een hotelrekening van een universiteitsbezoek mag
declareren, is dat een Excelsheet waar de meest
onmogelijke termen en velden op staan. Wil je je
studentenov-chipkaart wijzigen of tijdelijk stopzetten,
gaat dat via een internetformulier dat de helft van de
tijd niet werkt. Krijg je van de UT een afstudeermaand
omdat je door activisme vertraging hebt opgelopen en
je vergeet een pietluttig veld in te vullen, krijg je het
formulier zonder blikken of blozen retour.
Wat wij nodig heben, bij AT, de UT, Nederland,
daarbuiten, is een groot “bureaucratiespel”; jaarlijkse
deelname verplicht voor alle beleidsmakers die
over procedures en formulieren gaan. En om
de werkelijkheid te weerspiegelen, mag het
27
nog wel een graadje erger dan het nu al lijkt.
Entropic gravity
Daan in den Berken
Of all the fundamental forces in the universe, gravity
is the most obvious force in our lives. Beginning with
Newton’s law of universal gravitation and perfected
by Einstein’s theory of relativity, we can accurately
describe our surroundings using these equations on
scales ranging from everyday life to the astronomical.
Newton was criticized by his contemporaries, that his
law of gravity acts at a distance. Especially by Hooke,
whose law of elasticity showed a direct mechanical
cause for the force of a spring. It was hard to accept
that a force could work on an object without a direct
mechanical cause, without anything to transmit
said force. How can anything influence something
else thousands of miles apart, without some sort of
connection between the two? This question could not
be answered until Einstein came up with his theory
of relativity and even then other questions remained.
Figure 1: Artistic impression of earth warping spacetime
Before Einstein postulated a framework of space-time
and matter bending these dimensions, there was no
explanation for how gravity was transmitted. And while
the effects of gravity dominate on the large scale, they
have been measured up to distances in the order of the
millimeter. Yet on the quantum scale general relativity
runs into trouble; where relativity is continuous,
quantum theory is discrete. Attempts to combine
gravity into a ‘theory of everything’ have frustrated
many scientists. Einstein spent the last 30 years of his
life trying to attain this goal and never got near it. His
concept of mass warping space-time and so
transmitting its effect is incompatible with
the quantum scale. Every force is transmitted
28
by a force carrier, so-called messenger particles. The
strong interaction is transmitted by gluons, the weak
interaction by W and Z bosons and the electromagnetic
interaction by photons.
The weak interaction and electromagnetic interaction
have been unified in electroweak theory (at very high
energies they become the same force, but as photons
are massless and W/Z Bosons are very massive, this
requires the use of the Higgs Mechanism to explain
this difference and how they become identical. And
by extention the existence of the Higgs boson) even
the strong interaction has been added in Grand
Unified Theory. Several string theories have attempted
to include gravity, but have been unable to make
verifiable predictions. At CERN, the search for the
illusive Higgs Boson, which is thought to give mass
to massless fundamental particles has started. As of
May 2011 it has not been found and several energy
ranges have been excluded. An experiment to detect
Figure 2: Status of the search for the Higgs Particle as of
March 2011
the graviton, which is thought to transmit the force of
gravitation itself directly is impractical. A 100% efficient
detector the size of Jupiter near a neutron star would
only detect a graviton once every 10 years, however
be unable to distinguish it from neutrino radiation.
The required neutrino shield would make the entire
detector collapse into a blackhole itself. However
experiments to measure indirectly are possible (for
instance experiments detecting gravitational waves).
But what if no such particles exist? Would that disprove
gravity? Would that shake the Standard Model on its
foundations? There are several theories that use the
Higgs mechanism without invoking a Higgs boson,.
That leaves the transmission of gravity through a
messenger-particle, the graviton. There are many other
forces in our daily lives that are not a direct consequence
of the three fundamental forces. Hooke’s Law, entropy
and thermodynamics spring to mind. While not
fundamental forces, they are not any less real and result
Entropic gravity
in measurable effects. Not being fundamental does not
make them incompatible with the quantum scale.
This is where Erik Verlinde, a theoretical physicist at the
University of Amsterdam, comes in. In December 2009,
at a symposium at the Spinoza-institute, he introduced
a theory that derives Newton’s law of gravitation as an
entropic force caused by changes in the information
associated with the positions of material bodies. This
was followed by a paper in January 2010. Verlinde is not
the first to propose that gravity is not a fundamental
force. He was preceded by Jacobson’s quantum gravity
fifteen years ago, and more recently Padmanabhan’s
thermodynamical gravity. Verlinde’s theory can be
viewed as a continuation of this work, but it uses the
holographic principle as its central premise.
essentially stands still and the observer views a surface
frozen in time. This can be considered a transition from
a 3D object (matter) to 2D (the surface).
Entropy, if considered as information, is measured in
bits, each bit being a degree of freedom. According to
the holographic principle there is a maximal limit of
entropy density. The degrees of freedom of a particle
are equal to the product of all the degrees of freedom of
its sub-particles. Thus there is an ultimate limit to how
often a particle can be subdivided into sub-particles,
and that fundamental particle is a bit of information.
Returning to the black hole, every bit of information
has to be represented on this surface. But what if
you extend this surface to beyond the black hole’s
Schwarzschild radius? The holographic principle holds
for any region of space.
Verlinde’s Derivation of Gravity
Assume a spherical screen containing a physical system
of mass M. This screen is divided into infinitesimal small
surfaces Abit. The total amount of these surfaces will be
equal to
Figure 3: The Holographic Principle
The holographic principle was originally proposed by
Gerardus ‘t Hooft (incidentally the doctoral advisor of
Erik Verlinde’s identical twin brother Herman) and was
used to resolve the black hole information paradox.
The Holographic principle states that the description of
a volume of space can be thought of as encoded on a
boundary surrounding this space, like an event horizon.
If you consider a black hole as an external observer, as
matter approaches the Schwarzschild radius (the radius
of an object of a certain mass, at which if the object
were compressed to this size, the escape velocity would
exceed the speed of light), time slows down, until time
Figure 4: The Schwarzchild Radius
According to the “Equipartition Theorem”, each degree
of freedom carries on average an amount of energy
½kBT. Einstein’s formula E2=p2c2 + m2c4, which for
systems at rest reduces to the familiar E=mc2, is another
description for the energy of the system. Combining
these results in
Substituting the first equation in to the last gives us
This formula now states that our holographic spherical
screen containing our mass M has a temperature. What
is the physical meaning of this temperature? It Is not
the temperature of the particles within our screen.
The Unruh effect is used here, which states that an
accelerating observer will observe black-body radiation
where an inertial observer would observe none.
Basically Verlinde looks at the Unruh effect from the
reverse perspective, reminiscent of Einstein’s Principle
of Equivalence (a uniformly accelerated frame not in a
gravitational field is indistinguishable from a frame in
a unchanging gravitational field), and reasons that if
an acceleration can be associated with a temperature
of blackbody radiation, that Equivalance
demands that a gravitational field also can
be associated with a temperature. In other
words our physical system contained within
29
Entropic gravity
the holographic screen will cause an external observer
to measure background black-body radiation (a very
tiny amount, 1022 m/s2 apparantly corresponds to a
temperature of 1 K). Using the equation of the Unruh
effect
and rewriting it to a more useful form
Combining these two formulas and multiplying both
sides with 4π gives us
Rewriting it again gives us
where Abit is assumed equal to the plancklength
squared.
Newton’s law of universal gravitation states
Or
In other words, in these relatively simple steps have we
arrived at Newton’s law of gravity equating
And amazingly, this is true. Or rather not so amazingly,
as the definition of the planck length is given as
As the intended purpose of the planck length and
the other planck units was to divide away the three
fundamental physical constants (c, G and h).
So, is Verlinde’s theorem pure genius, or just
juggling with formula’s? There is some debate on the
experiments concerning the Unruh Effect, making it
unclear whether the effect has actually been observed.
However it is analogous with the Sokolov-Ternov effect
and Hawking Radiation, The former becomes clear if
you take the accelerating observer to be a electron
circularly orbiting in an constant external
magnetic field. The latter is immediately clear
30 with their identical formula’s.
Whether or not the graviton exists, it has been
shown that you can look at gravity from an entropic
perspective. Besides deriving the equations that
govern the gravitational field, his paper also shows the
emergence of inertia. I do not admit to understanding
more than half his paper, but I have not discovered any
predictions within it, that when scientifically proven,
could validate the theorem, and thus prove the search
for the graviton as futile. As such it only provides a new
perspective from which to look at gravity, though a
very innovative one. However in April 2010 Changjun
Gao published an article modifying Verlinde’s concept
for low temperatures and this apparently provides an
explanation for the acceleration of the universe without
invoking the need for dark energy. In any case, there
is a lot of work left to complete this theory as a new
explanation for the universe.
References and further reading
[1] On the Origin of Gravity and the Laws of Newton,
E. Verlinde, http://arxiv.org/pdf/1001.0785
[2] Notes on the Origin of Gravity [..],
H. Xiong, http://arxiv.org/pdf/1012.5858
[3] A Dialogue on the Nature of Gravity,
T. Padmanabhan, http://arxiv.org/pdf/0910.0839
[4] Thermodynamical Aspects of Gravity: New Insights,
T. Padmanabhan, http://arxiv.org/pdf/0911.5004
[5] Thermodynamics of Spacetime: The Einstein
Equation of State, T. Jacobson, http://arxiv.org/pdf/
gr-qc/9504004
[6] en.wikipedia.org/wiki/Holographic_Principle
[7] en.wikipedia.org/wiki/Equipartition_theorem
[8] en.wikipedia.org/wiki/Unruh_Effect
[9] Modified Entropic Force,
C.J. Gao, http://arxiv.org/pdf/1001.4585
Waveguide lasers
Pim Muilwijk
It seems that everything about lasers is automatically
cool and that their applications are virtually limitless.
Eye surgery, spectroscopy, material manipulation
and consumer electronics like Blu-ray wouldn’t be
possible, or at least a lot harder, without them. They
can even be used to persuade those pesky moon
landing sceptics by using the Lunar Ranging Retro
Reflector. Also, did you know there is an instrument
called a “laser harp”, which is about the only instrument besides the theremin that I would be prepared
to learn playing?
It is probably safe to assume that lasers have become
part of our culture. After all, who doesn’t remember
the wall of lasers in Resident Evil, the “sharks with
frickin’ laser beams attached to their heads” from
Austin Powers and of course the laser that is about to
emasculate James Bond while Goldfinger utters the
famous words: “No Mr Bond, I expect you to die”. In fact,
lasers are so much part of our culture that we can spell
it lowercase instead of the capitals usually preserved
for abbreviations, but do we still remember what LASER
stands for? Let me refresh your memory, it stands for
“light amplification by stimulated emission of radiation”
and is used as the general term for devices that produce
a nearly parallel, nearly monochromatic, and coherent
beam of light.
Back to the basics
Like so many things in physics, the way for lasers was
paved by none other than Einstein, who predicted
the concept of stimulated emission in his 1917 paper
“Zur Quantentheorie der Strahlung” (“On the Quantum
Theory of Radiation”). In his paper, Einstein proposes
that an excited atom can return to a lower energy state
by emitting a photon, which he dubs spontaneous
emission. He then goes on to predict that light of
the right frequency passing through a substrate can
stimulate the emission of more light, which he dubs
stimulated emission. This process takes place when an
electron in an excited state interacts with an incoming
photon whose energy is equal to the energy difference
between the excited electron’s present level and a
lower level, producing an additional photon which has
the same phase, frequency, polarisation, and direction
of travel as the incoming photon (Figure 1). When
there are more electrons in excited states than in lower
energy states, a so-called population inversion, the rate
of stimulated emission exceeds that of absorption, and
a net optical amplification can be achieved (Figure 2).
Figure 1: Stimulated emission.
Figure 2: Population inversion leads to a significant
amplication.
The only question that remains is how to obtain this
population inversion. In a way, I already gave the
answer; it can be obtained by exciting atoms through
absorption, a process called pumping. However, this
will not work for the previously discussed two-level
laser, because the probability for absorption and for
stimulated emission is exactly the same. Therefore, an
indirect method of populating the excited state must
be used. Enter the three-level laser (Figure 3), which
features three energy levels with different transition
lifetimes. When the atoms are pumped they will first
be excited to level 3, after which they will quickly decay
into level 2, because this transition has a relatively low
lifetime, releasing its energy as heat rather than radiation. Since the lifetime of the transition from level 2 to
level 1 is relatively high, a population of excited state
atoms will accumulate in level 2. If more than half of the
atoms can be accumulated in this state a population
inversion is achieved and the material can lase.
Figure 3: A three-level laser.
31
Waveguide lasers
MASERS, LASERS & LOSERS
Waveguide lasers
The three-level laser was among the first to be
discovered and was only preceded by the maser. This
device was built in 1954 by Charles Townes to produce
small wavelength radiation for use in spectroscopy.
Essentially the maser operates on the same principle as
the laser, hence the acronym is the same except for the
“m” which used to stand for microwave, but was later
changed to molecular. In fact, early lasers were called
optical masers rather than lasers. Also, these optical
masers were in fact optical coherent oscillators, so a
more appropriate acronym would have been loser. To
add to the confusion, actual optical amplifiers are now
called laser amplifiers.
This type of laser uses an optical waveguide as a laser
cavity. The waveguide is obtained by sandwiching a
planar film with refractive index nf between a substrate
and a cover (sometimes called cladding) with refractive
indexes nf > ns > nc. Because of the difference in refractive index, the light inside the film is guided by total
internal reflection and the only additions required to
make it lase are two mirrors and a gain material.
In 1957 Charles teamed up with Arthur Schawlow
who proposed that the laser be fitted with a pair of
mirrors, one at each end of the lasing cavity. This would
cause the emitted photons to be reflected and hence
cause a cascade of stimulated emission. At the same
time Gordon Gould, a graduate student at Columbia
University, was also working on a so-called open resonator laser and filed for a patent in 1959. This request,
however, was denied since Townes and Schawlow had
filed for a patent in 1958. This started a bitter patent
war between the two parties, which was won 28 years
later by Gould, because he had noted the ideas in his
labbook in 1957.
Ironically, the first working laser was built by Theodore
Maiman in 1960, scooping both previously mentioned
parties altogether. Maiman’s laser used a solid-state
flashlamp-pumped synthetic ruby crystal to produce
red laser light at 694 nanometres and would later be
joined with gas, diode and semi-conductor lasers. For
now, however, I want to direct your attention to a type
of laser which I’ve been looking at in the last few weeks;
the waveguide laser.
32
For my research I’ve been using Thulium(III) doped
KY(WO4)2 crystals, which emit in the 1.7 – 2.0 micron
range. This range is important because it offers opportunities for welding, radar, monitoring atmospheric
CO2 and H2O and medical science, where it can assist in
coagulation in a range that is eye-safe. Another interesting application for this particular laser is in integrated
optical communication devices, due to the third optical
transmission window of silica fibers.
The crystals shown in Figure 4 were fabricated with
a process that is very similar to the process used for
wafer fabrication (Czochralski process). In this process
undoped, top seeded solution growth (TSSG) grown
KY(WO4)2 crystals are used as a substrate. These substrates are put in a vertical furnace with a homogeneous solution of K2W2O7 and different concentrations
of Thulium(III) after which epitaxial growth of the
Thulium(III) ions will take place on all natural faces. This
resulted in 1.5%, 3%, 5% and 8% Tm:KY(WO4)2 crystals.
The planar layer and the two end facets need to be
sanded and polished before the crystal can be used.
Sanding is performed with aluminium oxide particles
of 3 – 9 μm and polishing on a polyurethane disc with
gel particles.
As explained earlier, the lifetime of the transition from
the laser level needs to be sufficiently long for lasing to
occur and this is exactly what I’ve been researching.
Figure 4: A Thulium(III) doped KY(WO4)2 laser crystal.
Waveguide lasers
The setup, as depicted in Figure 5, consists of a
Ti:sapphire laser which is pumped by a diode laser with
12.5 W at 532 nm. The beam of the Ti:sapphire laser is
routed through a polariser, because the absorption
of Tm3+ is polarisation dependent, because of the
anisotropy of the KY(WO4)2 crystal. It then passes
through a beam splitter, which enables the oscilloscope
to observe the spontaneous emission by allowing the
Tm3+ ions in the crystal to return to the ground state.
The oscilloscope is also triggered by the beam splitter.
Both the polariser and the beam splitter have the sideeffect of attenuating the laser beam such that the crystal is effectively pumped with 330 mW at 794 nm. The
crystal is first cleaned with propanol and then mounted
on a stage with six degrees of freedom. To couple as
much power as possible into the crystal two seperate
lenses are used to focus the beam in the horizontal and
vertical direction. The spontaneous emission is then
captured using a top-side probe which is connected to
a monochromator to disperse fluorescence. The signal
is then measured with an InGaAs detector, amplified
and analysed using an oscilloscope.
Diode laser
Ti:sapphire laser
Oscilloscope
The determined lifetimes for the four concentrations
and seven wavelengths are displayed in Figure 6.
1.50
1.40
1.35
1.30
1.25
1.20
1.15
1.10
1.05
1800
1820
1840
1860
1880
Wavelength (nm)
Figure 6: Lifetime versus wavelength for several
concentrations.
The effect of increasing concentration on the lifetime
is shown in Figure 7. Since the lifetime was found to be
largely independent of the wavelength, a single wavelength of 1840 nm was chosen, since this wavelength is
exactly in the middle of the range and this happened to
coincide perfectly with the average lifetime taken over
all the wavelengths.
1.45
Amplifier
Polariser
1.5%
3%
5%
8%
1.45
Lifetime (ms)
The setup
1840 nm
1.40
Beam splitter
Monochromator
Lens
Lens
Fibre Crystal
Lifetime (ms)
1.35
1.30
1.25
1.20
Figure 5: A sketch of the measurement setup showing all
the components from the top (top) and the front (bottom).
The path of the laser beam and the path of the spontaneous emission are indicated with a green and a red line
respectively.
Results & analysis
The data has been analysed with Origin. First, each
measurement was corrected with a y-offset thus reducing it to a simple exponential form:
From this form, the lifetime, represented by τ, can be
obtained by taking the natural logarithm of the signal
and plotting the result. The slope of this plot can be
determined by linear interpolation and the lifetime can
subsequently be calculated by taking the inverse of the
slope.
1.15
1.10
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Concentration (%)
Figure 7: Lifetimes versus concentration at 1840 nm.
Conclusion
I have measured spontaneous emission of 1.5%, 3%, 5%
and 8% Tm:KY(WO4)2 and obtained lifetimes of 1.42
ms, 1.33 ms, 1.23 ms and 1.13 ms respectively. This is
sufficient for lasing and corresponds with the expected
values obtained from literature study. Furthermore,
the measured lifetime is largely independent of wavelength and decreases for increasing concentration due
to lifetime quenching.
If you are interested in the paper, scan the
QR-code in the top right corner of page [n-2].
33
The Flitcie Photography Workshop
Tom Heidotting & Daan in den Berken
“Buying a camera does not make you a photogra‑
pher - it makes you a camera owner.”
Some photographers might agree with this quote,
however the FlitCie sees these things a bit dif‑
ferent. To help all beginning photographers and
other people who would like to learn a bit more
about photography the FlitCie organized the an‑
nual FlitCie-Photography-Workshop in March of
this year. This year the workshop was divided into
three parts, spread out over three days. On the first
day the theory behind photography was discussed.
The other two days were used for practical exercises
in outdoor and indoor photography. For everyone
that missed the workshops, but would like to know
a bit more about photography, or those that
participated in the workshops and want to refresh
their memory, we wrote this article. First off, we will
discuss some of the properties of the camera itself,
specifically exposure, white balance and flash. We
will wrap things up with the more practical part of
composition.
to capture an illusion of speed in the picture. If you have
a steady hand or access to a tripod, you can use a longer
shutter speed and move the camera so it stays aimed at
the object. It becomes clear that the object is moving
while the object does ’not blur, creating the illusion
of speed. A short shutter speed has the disadvantage
that it reduces the amount of light that can be captured
for the photo. So if you take pictures in the evening, at
night or in unlit places you will have to use a longer
shutter speed to compensate. A long shutter speed can
also be used to take a picture of an object that lights
up bright but only very briefly, such as lighting or other
types of flashes. The longer shutter speed allows you to
capture all the light without the need to take the shot
at exactly the right time. A final example of using a long
shutter speed can be seen in figure 1. In this picture the
photographer left his camera on a tripod and used a
very long shutter speed to capture the trail of the stars
in the night sky.
How a photograph turns out is largely determined by
how much light reaches the film, or these days the CCD
chip. There are three ways to change the exposure:
shutter speed, aperture and film speed or ISO.
Shutter speed
The term shutter speed is used to describe the exposure
time of the camera. On modern cameras this value can
usually range from 1/8000 to 30 seconds. For this time
period the CCD-chip or film is exposed to light. It is an
essential part of photography, especially when you try
to take a picture of a moving object. You can imagine
this as if the camera is recording a video but instead of
showing each frame separately, it averages them all out
on the same picture. For short time periods, or video’s
with little movement, this will result in a clear picture,
but for long exposure times or fast moving objects,
the image will become blurred. If you, for example,
want to take a picture of a car that is driving by, you
usually want to use a fast shutter speed. This gives the
best chance to get a sharp picture. If the exposure time
is too long the car will have moved and it will become
blurred on the picture. Another way to ensure a sharp
picture is by moving the camera along with the object.
This reduces the difference in speed, which will
result in a sharper picture. This way the backbecomes blurred, while the object
34 ground
stays sharp. This technique can also be used
Figure 1: the trail of the stars in the night sky.
Photography
Aperture
The aperture is the hole in the diaphragm of the camera
vthrough which light travels. It determines the range in
which the picture is in focus and together with the shutter speed it determines the amount of light the camera
can capture for a picture. To give a quick insight in the
effect of the aperture value, we discuss a small and high
value. If the aperture value is small, the diaphragm is
open. This means the camera can use more light for the
picture. However it also means that the depth of field is
smaller. This means that there is only a certain distance
at with the camera is able to get a sharp picture. If the
distance to the object is incorrect the picture becomes
blurred very rapidly. On the other hand, a high aperture
value means the diaphragm is almost closed and the
camera only has a little light to work with. This will,
however, result in a greater depth of field, so you are
able to get objects on a greater range of distance sharp
on your picture.
To get the best picture you must combine the correct
aperture value and shutter speed. If you want to take
an action shot of a moving object, you will usually take
a short shutter speed. To compensate for the small
exposure time, you can decrease the aperture value to
ensure the picture is sufficiently exposed. On the other
hand, if you want to take a landscape picture you want
to have all the objects, near and far, sharp, so you need
a great depth of field and thus a high aperture value.
But a high aperture value means you are capturing little
light, so you use a longer shutter speed to capture more
light and get a well exposed picture. In other words, the
correct combination of shutter speed and aperture
value results in a useful depth of field and sufficient
light.
ISO value
The last part of the exposure we will talk about is the
ISO value. The ISO value determines the sensitivity of
the CCD chip, or the film, if you go old school. In either case, the higher the sensitivity, the more noise
your picture will have. CCD chips are not perfect and
they generate random noise, micro currents that are
picked up as light, but rather they are caused by the
temperature of the chip itself. At low ISO values, the
signal greatly exceeds the noise. At higher ISO values
the signal that the chip picks up is amplified, but also
the noise that is generated. In the case of film, grains of
silver halide react to light. Large grains are more sensitive, but produce grainier images, small grains produce
sharper images, but require more exposure.
A wrong ISO value can be disastrous for your photograph. If you use an ISO value that is too high you will
get a grainy picture and you might as well throw it away.
Once a picture is grained, the quality of the picture
cannot be improved; even by photoshopping the graining can only be reduced a little, but not removed.
Most digital camera should not use an ISO value above
800. If you want to be able to use higher ISO values you
will need to buy one of the better digital single-lens
reflex (SLR) cameras. In some cases a higher ISO value
can be okay, but only if you don’t care that much about
the quality of the picture, for example if you are in a bar
with some friends.
In general you can say: if the ISO value gets lower, the
pictures get better, sharper and the pictures also get
nicer matching colours. Our advice is: always change
the setting on your camera to 100 or 200 ISO and adjust
it afterwards if it is necessary. This way you can be sure
you get the best pictures.
If you are taking pictures on the automatic setting, with
a compact camera as well as a digital SLR camera, the
camera will chose an ISO value by itself. Usually you do
not notice this, because you are too busy with other
things. That is why it is unwise to use the automatic
setting. The best alternative is to either overwrite this
(change ISO from Auto to say 200) or to use P mode. In
this setting you are able to choose the ISO value yourself and change the shutter speed (or aperture value)
while the ratio shutter speed/aperture value remains
the same. This setting is available on most of the higherend compact cameras and all digital SLR cameras.
White balance
The white balance is a part of the colour balance a camera uses in its image creation process. The data the sensor of the camera collects has to be transformed from
the collected values to new values that are appropriate
for display. The white balance has to do with the colour
the camera sees as white. When you take a picture the
camera decides what colour is white by itself and bases
the remainder of the colours on that. On most cameras
you are able to choose from different settings, such as
sunlight, artificial light and daylight with clouds. If you
want to make sure you have the correct white balance
you can take a picture of something of which you are
sure is white (like a piece of paper) and then use a
program like Photoshop or Lightroom to set the white
from the paper as white for all you pictures. Some SLR’s
can even use this picture to set the white balance.
Flash
The last part of the camera we will discuss is the flash.
Flash refers either to the flash of light itself or the artificial light source that is used to illuminate the object.
There are three main ways to flash your object:
direct flash, fill flash and indirect/bounce
flash. In the case of direct flash you focus the
35
flash on the main object in your picture. The
Photography
remainder of the picture is not illuminated additionally.
The result is that the object in the foreground becomes
the center of attention in your picture, because it is
brighter than the rest of the picture in the background.
A nice example of this technique is the FlitCie commit-
Figure 3: The golden ratio.
Figure 2: The FlitCie committee picture.
tee picture (Figure 2).
In this picture we used a direct flash from above. This
results in illumination of the main objects of the picture
(the committee) and leaves the background dark. If you
do not really have a special object in the foreground
that you want to emphasize you can use a fill flash. With
fill flash you flash in a way that both the foreground and
the background are well lit. In both of these techniques
you aim your flash directly at your object. However
you can also use an indirect or bounced flash. With
this technique you don’t aim your flash at the object,
but at a wall next to the object or as you can see quite
frequently at the ceiling. This is used to create a more
natural looking artificial light source, because a direct
flash or fill flash can be too bright in for example a small
room.
Composition
As the famous American photographer Ansel Adams
once said: “You don’t take a photograph, you make it.”
This brings us to the final subject of this article; composition. Sometime you are just taking pictures of things
that are happening around you, but on other occasions
you have a little extra time. On moments like that you
can think about the composition in your pictures. One
of the oldest aspects of composition is the golden ratio.
The first studies of the golden ratio already started in
ancient Greece and we could tell a lot about it, however
the specifics are not that important right now. All you
have to remember is that the golden ratio is at about
2/3 of your picture. In figure 3 you red lines are drawn to
indicate the location of the golden ratio.
36
As you can see the two main objects of the
picture, the face of the man and his pipe,
lie at the crossing of the golden ratios. This
gives them a very prominent role in the composition
of the picture and it makes the picture more interesting. If you always place the head of the person you are
photographing in the vertical middle, your pictures will
turn out less interesting.
Another thing you can see in this picture is the effect
of spaciousness. A lot of people do not see the effect of
spaciousness, but it is important in your pictures. You
can create rest and space in a picture by simply moving
the object. The man in Figure 3 looks into the picture
which creates a dynamic picture. If they placed the man
in the right side of the picture and let him look out of
the picture to the right you would have had a huge
empty space on the left side of the picture.
You also have to make sure the object of your picture
is complete. That branch running out of your picture,
a piece of head missing or a full body shot without
feet can screw up your whole picture. The best choice
is usually a shot of the torso and higher or a full body
shot, with the head in the upper 1/3 of the picture, even
though you can always try something different to make
you picture more interesting.
Need more help?
And that is the end of this summary of the FlitCiePhotography-Workshop. We hope you can use this
information to improve your pictures, but remember
that reading will only get you so far. The best way to
improve your pictures is to take your camera and just
go out and try things. And of course feel free to talk to
someone of the FlitCie if you want to ask something,
run in to trouble or need some tips.
S.V.A.T. Astatine’s Photography committee
The FlitCie
Puzzle
Jeroen van den Berg
Like always, we reserve two pages of the ATtentie
for a challenging puzzle with which our readers can
enjoy winning a gift voucher for a movie theater.
Winner of puzzle 5-2
In the puzzle of edition 5-2 we’ve shown you a picture
of Leon Abelmann when he was but a student. Of
course we didn’t tell you who he was and you all had to
guess. Under the many entries there were two correct
ones. The winner: Tim Berk, congratulations! A special
mention goes to Mathijs Oomen, he also gave the correct answer but sadly only one can win: better luck next
time!
Solution to puzzle 5-3
The puzzle of edition 5-3 was a classic word search puzzle. Classic? Well not entirely, although we gave you 40
words to find, there were actually 43 hidden. You had to
find the other three, which together formed a phrase
typical for Astatine, especially this year. The answer:
“small going big” the motto of our first lustrum. In the
next edition (after the holidays) we will announce the
winner.
The new puzzle
To keep you all busy during the start of the next academic year, we’ve found a few mathematical problems.
These problems require some mathematical insight
and (probably) the use of a computer to solve.
37
Puzzle
Problem 1
If we list all the natural numbers below 10 that are
multiples of 3 or 5, we get 3, 5, 6 and 9. The sum of these
multiples is 23.
Find the sum of all the multiples of 3 or 5 below 1000.
Problem 2
Each new term in the Fibonacci sequence is generated
by adding the previous two terms. By starting with 1
and 2, the first 10 terms will be:
1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89, ...
By considering the terms in the Fibonacci sequence
whose values do not exceed four million, find the sum
of the even-valued terms.
Problem 3
The prime factors of 13195 are 5, 7, 13 and 29.
What is the largest prime factor of the number
600851475143?
Problem 4
A palindromic number reads the same both ways. The
largest palindrome made from the product of two
2-digit numbers is 9009 = 91*99.
Find the largest palindrome made from the product of
two 3-digit numbers.
Problem 5
2520 is the smallest number that can be divided by each
of the numbers from 1 to 10 without any remainder.
What is the smallest positive number that is evenly
divisible by all of the numbers from 1 to 20?
38
These are the first 5 problems from Project Euler, should
you be interested in more challenges go and take a look
at their site: http://projecteuler.net/.
Maybe other puzzles will be featured in future editions
of the ATtentie.
Some, if not all, of these problems can be solved entirely
by hand. However solution using e.g. Matlab are also
accepted. The person with the most elegant solutions
will receive a fabulous prize: a cinema coupon of € 7.50,
accepted in every cinema in the Netherlands!
So summit your answers to [email protected].
nl or [email protected]. You can submit your
answers until the next edition comes out, in which we
will provide the answers. Also the winner of the last
puzzle will be announced.
Create Tomorrow
Simon Reuvekamp
Opgezet ter ere van het lustrum van de Student
Union in 2005 met sindsdien elke twee jaar een
editie: Create Tomorrow is de grootste competitieve
studentendenktank ter wereld. Verschillende
bedrijven leveren een case aan, waarbij voor elke
case een aantal teams hard aan de slag gaan. De
teams hebben één dag de tijd om het probleem te
analyseren, te brainstormen over oplossingen en
om één van deze oplossingen verder uit te werken.
Hierbij worden ze bijgestaan door professionele
consultants.
Dit jaar viel het evenement op 21 april en waren er cases
van Enrichment Technology, ExxonMobil, Gemeente
Enschede, Heerema, Heijmans, Huisman, ProRail,
Kennispark, Regio Twente, Strukton Civiel, Thales en
onze eigen universiteit. De consultants kwamen van
A.T. Kearney, Capgemini en McKinsey & Company. Zo’n
150 teams van 6 tot 8 mensen hebben zich deze dag in
het zweet gewerkt in de grote tent op het Ganzenveld.
Ook AT was met een aantal teams vertegenwoordigd.
’s Ochtends begon de dag met een opening van wetenschapsfilosoof Bas Haring, die een aantal tips gaf om de
case op een orginele manier te benaderen. Aan het geroezemoes in de tent te horen was dit niet aan iedereen
besteed en waren de teams vooral ongeduldig om aan
de opdrachten te beginnen. De enveloppen werden
uitgedeeld en onder leiding van rector magnificus Ed
Brinksma begon om 11 uur de officiële denktijd.
Wij hadden de case van Huisman, die graag naar olie
willen gaan boren in de Arctic. Ze wilden een boorschip
zo uitrusten dat deze beter bestand is tegen grote
ijsplaten die in de ijszee drijven en die tegen het schip
aan zouden kunnen botsen. Er was ons meerdere
malen op het hart gedrukt om buiten kaders te denken
en dat geen idee te gek zou zijn. Met veel enthousiasme
begonnen we dus met een onderwaterboorbasis met
een onderzeeër die de bemanning in ploegen naar de
bodem zou brengen vanaf een nabij gelegen schip
waar de kombuis en kooien zouden zijn.
Tussen de middag hadden we de kans om de eerste
ideeën te laten beoordelen door de bedrijven terwijl we
luisterden naar Stefaan Rodts van McKinsey & Company
die tips gaf om je idee kort en helder uiteen te zetten in
een presentatie, door middel van een filmpje uit How I
Met Your Mother. Misschien dat dit later op de dag nog
van pas zou komen. Elke casewinnaar houdt namelijk
aan het eind van de dag een presentatie om het tegen
elkaar op te nemen in de strijd om de uiteindelijke
hoofdprijs, 4000 euro.
Na de lunch kregen we het commentaar terug en
waren we toch een beetje verrast. Het bleek namelijk
dat er binnen Huisman al gekeken was naar de onderwateroptie en daarbij was besloten dat dit geen
haalbaar idee was. We kregen de tip om toch vooral iets
anders te bedenken omdat er volgens de mensen van
Huisman als winnaar “blind voor de andere optie dan
onderwater” gekozen zou worden.
Erg jammer dat dit niet eerder aangegeven was. Het
idee was niet helemaal uit de lucht gegrepen aangezien
er ook binnnen het bedrijf al naar gekeken was en
wanneer een idee sowieso niet geaccepteerd wordt,
kan dit beter meteen gemeld worden om geen tijd te
verspillen. Onze tijd, aangezien we halverwege de dag
een nieuw idee moesten gaan uitwerken, maar ook
Huismans tijd, wanneer er duidelijkheid was geweest
hadden de teams immers meer tijd in haalbare ideëen
kunnen steken waarbij ook de opbrengst voor Huisman
hoger was geweest.
Zonder echter al te lang bij deze tegenslag stil te
staan ging ons team hard aan de slag om ons tweede
idee uit te werken. De tijd begon te dringen en door
de hele tent was goed te merken dat de stress begon
toe te slaan. Om uiterlijk half 6 dienden de opdrachten
digitaal ingeleverd te zijn, wat sommige teams net
niet haalden. Een uiteindelijke casewinnaar werd zelfs
om deze reden gediskwalificeerd. Een harde deadline
dus. Wij haalden het wel en met een ruime marge van
4 minuten konden we beginnnen met de zo verdiende
ontspanning.
Na het eten werden de casewinnaars bekend gemaakt,
waar wij helaas niet bij zaten. Daarna kwam Maarten
van Rossum vertellen hoe moeilijk hij het had gehad
om ’s middags van station Drienerlo naar de universiteit
te komen. Na de presentaties van de casewinnaars verzorgde Op Sterk Water een cabaretvoorstelling, in zeer
grote mate in samenwerking met het publiek. Dit sloeg
enorm aan en werd dan ook beloond met een staande
ovatie. De avond werd besloten met de prijsuitrijking.
De prijs ging naar een jaarclub van AEGEE voor hun
idee met een app, welke het vooral moest hebben van
een erg gelikte presentatie.
Daarmee kwam ook aan deze editie van Create
Tomorrow een eind en togen de mensen naar de
Vestingbar en Bastille voor een spetterend feest
waar onder anderen Don Diablo de plaatjes
draaide. Een verdiende afsluiting voor een
39
intensieve, maar erg leuke dag!
Stel je voor: een wereld waarin we nauwelijks fossiele brandstoffen meer gebruiken. Het is dichterbij dan
je denkt. Want morgen is vandaag, en dat vraagt om een open kijk op energiebronnen. Bijvoorbeeld door
te werken aan een uitgekiende mix van fossiele brandstoffen, zonne-, wind- én kernenergie. Wij hebben
de wereldwijde standaard ontwikkeld waarmee onze klanten optimaal uranium kunnen verrijken. Onze
gascentrifugetechnologie wordt toegepast in verrijkingsfabrieken in de hele westerse wereld. Die op hun
beurt de brandstof leveren voor de productie van kernenergie. Talenten met een passie voor complexe
technologie kijken op thefuture has arrived.nl. Nu, niet morgen.