Quantum Wereld onderwijzen: s het echt moeilijker en hoe kan het beter?

Jeroen C. J. Koelemeij

Tim Bouchée, L.G.A. de Putter Smits

Sinds drie jaar wordt op het vwo quantummechanica gegeven. Dit onderwerp is abstract, tegenstrijdig met alledaagse ervaringen en doorspekt met moeilijk vakjargon. Daarom is het een moeilijk onderwerp om te onderwijzen. lk ben twee jaar geleden begonnen met mijn promotieonderzoek over het lesgeven van quantummechanica en in dit artikel schets ik mijn bevindingen tot zover.

Berry Aarts

Ik, Berry Aarts Middelbeers. NL heb de laatste tijd veel nagedacht over het uitgangspunt zoals Einstein, Bohr en anderen dachten over determinisme en indeterminisme. Vrije wil en hoe de mens aankijkt tegen het universum. Alsof we allen, zowel biologisch als niet biologisch gevormde wezens, of materiaal, onszelf kunnen beschouwen als losse eenheden. Ook vele ander wetenschappers zelfs tot op heden kijken als waarnemer naar de wereld om zich heen en beschouwen deze bevindingen als buitenstaand waarnemer van hetgeen ze onderzoeken. Bijvoorbeeld het dubbel split experiment. Ook andere studies worden verricht en interpreteren of ze buiten hun wereld afspelen maar de onderzoekers en wetenschappers zijn allemaal onderdeel van het universum zonder dat te beseffen. Dat wordt ineens duidelijk bij het gedachte-experiment van het stilstaand universum. Sommigen komen daar dicht bij zoals bijvoorbeeld Sabine Hossenfelder met haar visie over vrije wil of Stephen Walmart die het hele universum zien als een gigantisch van te voren bepaalds proces maar ze zien zichzelf nooit als onderdeel. Zelfs t' Hooft en Stephen Hawking beschouwen het als losse ongebonden onderzoekswerelden waar ze als afstandelijke wetenschappers iets over dachten te menen. Ik heb de idee dat ik hiermee een radicaal nieuwe weg in sla. Kun je mij helpen om, nu ik heel veel onderzoek daarnaar heb gedaan via de vele eerder gestelde vragen aan jou, om een proefschrift samen te stellen wat ik op Zenodo kan plaatsen als een radicaal nieuw inzicht. Mocht je daar nog aanvulling aan willen geven of mij van raad willen voorzien dan wordt dat zeer door mij gewaardeerd. Neem daarbij ook mijn eerder gesteld vragen rond dit thema mee en mijn eerder gepubliceerde proefschrift.Dit is dan ook het vastleggen van mijn ideeen rond het universum dat eigenlijk alles bepaald tot op quantumniveau. Niets is toeval. Ook het hele evolutiegebeuren is vanuit het universum bepaald en niet vanuit de mens of welk biologisch gegevens dan ook. Uiteindelijk is ALLES een proces van het universum..

Jacoba Roelien Meinema

Het Standaardmodel van de deeltjesfysica beschrijft de elementaire deeltjes en hun interactie met sterke, zwakke en elektromagnetische kracht. Ondanks dat het Standaardmodel erg succesvol is, is het niet compleet. Het verklaart bijvoorbeeld niet de aanwezigheid van donkere materie of zwaartekracht. Het Standaardmodel kan direct getest worden door botsingsexperimenten bij hoge energieën, zoals bij CERN, of indirect door kleinschalige precisie-experimenten met atomen of moleculen. Moleculen hebben een versterkte gevoeligheid voor zulke precisietesten van het Standaardmodel doordat ze een rijke energie-niveaustructuur hebben. Door het koelen van de moleculen tot een fractie van een graad boven het absolute nulpunt kan een meting worden gedaan met een lange observatietijd. Dit vergroot de gevoeligheid nog meer. Wij gebruiken een combinatie van twee recent ontwikkelde technieken: Starkafremming en laserkoeling. Zware moleculen zijn het gevoeligst voor precisiemetingen maar moeilijk af te remmen. Wij kozen voor SrF omdat het kan worden afgeremd in een 4,5 meter lange afremmer. Na het afremmen kunnen de moleculen worden gelaserkoeld om de temperatuur verder omlaag te brengen. Door de combinatie van deze twee technieken worden een aantal uitdagingen van het laserkoelen van moleculen verzwakt omdat de moleculen al koud zijn na het afremmen. We concluderen daarom dat een combinatie van afremmen en laserkoelen veelbelovend is voor een nieuwe generatie precisiemetingen.

Amanda Gefter