WETENSCHAP
li Superklokken in ISS moeten Einsteins gelijk bewijzen
pedaal 'watermerk'
?gt fotofraude bloot
Istronomen dateren kosmische botsing
Zoeken naar zonderlingheid
Placebo kan wel degelijk werkzaam zijn
Superkoele
microscoop
Insect omzeilt afweer planten
Kleur van het
heelal heeft nu
ook een naam
-
eindhoven/gpd - De Technische
Universiteit Eindhoven (TUE)
krijgt als eerste wetenschappe
lijk instituut in Nederland de
beschikking over een 'superge-
koelde' elektronenmicroscoop.
Het apparaat kost ruim drie mil
joen euro en is bedoeld voor ge
zamenlijke biomedische projec
ten van de TUE en de Universi
teit Maastricht.
Om de microscoop aan te schaf
fen wordt 2,35 miljoen euro be
schikbaar gesteld door de Ne
derlandse Organisatie voor We
tenschappelijk Onderzoek
(NWO). De universiteiten dra
gen samen een bedrag van
660.000 euro bij en TNO ook
nog eens 100.000 euro.
Met behulp van de geavanceer
de microscoop kunnen weten
schappers de moleculaire struc
tuur van biologische materialen
bekijken op 'nanometer'-schaal.
Eén nanometer staat gelijk aan
0,000001 millimeter. De micro
scoop wordt met behulp van
vloeibaar helium gekoeld tot
een temperatuur van 10 Keivin
(-2630C).
Het is de eerste microscoop van
dit type die in ons land wordt
geïnstalleerd.
ekening van een singulariteit: een zwart gat. Het gat in de zwarte bol wordt omgeven door een ziedende ring materie en wild bewegen-
agnetische veldlijnen. Illustratie: GPD/NASA
John van Oppen
igen - Het wordt moeilijk
oto- en videobeelden onge-
1 te manipuleren. Engelse
nschappers hebben een
taal watermerk' ontwikkeld,
like poging tot vervalsing
iet Ücht brengt,
ens Dave Bull, hoogleraar
urkunde, wiskunde en in-
atica aan de universiteit
Bristol, betekent de vondst
een watermerk voor com-
rgestuurde beelden 'een
me vooruitgang'. Digitale
den worden steeds belang-
r als bewijsmateriaal in bij-
beeld rechtszaken. „Tot nu
was het uiterst moeilijk om
te tonen of er geknoeid was.
ratermerk laat meteen zien
wijzers van de klok stie-
kern zijn teruggedraaid op een
bepaalde opname, of dat een
gezicht met opzet onherkenbaar
is gemaakt." De ontdekking
houdt in dat elke originele op
name eerst een 'detector' pas
seert voordat het beeld wordt
opgeslagen in het geheugen van
de camera. Die detector creëert
als het ware een elektronisch ze
gel, dat als een onzichtbaar wa
termerk over de opname ligt. Als
het watermerk later in een com
puter wordt geactiveerd, is dui
delijk te zien of en hoe er met
het originele beeld is geknoeid.
Het team van Buil hoopt nu dat
fabrikanten van digitale came
ra's bereid zijn om de software
van zijn 'watermerk' te accepte
ren als wereldwijde standaard
voor betrouwbaarheid en veilig
heid van digitaal beeldmateriaal.
door Johan La moral
oen haag - Het is bekend dat
talrijke planten en gewassen een
natuurlijk afweermiddel tegen
schadelijke insecten ontwikke
len in de vorm van een gif, reuk
stof of kleur dat de indringers
moet afschrikken. Amerikaanse
onderzoekers hebben ontdekt
dat sommige plantenetende
rupsen de giftige afweerstof van
hun slachtoffers onschadelijk
kunnen maken.
Wetenschappers van de Penn
sylvania State University be
schrijven in het wetenschappe
lijk tijdschrift Nature hoe plan-
tenvreters in hun speeksel een
soort antigif ontwikkelen waar
mee zij het natuurlijke afweergif
van planten kunnen neutralise
ren.
Tabaksbladeren die deels waren
opgegeten door rupsen van de
vlindersoort Helicoverpazea ble
ken beduidend minder van de
afweerstof nicotine te bevatten
dan niet aangetaste tabaksbla
deren.
De onderzoekers ontdekten dat
de tabaksbladeren die in contact
waren gekomen met het speek
sel van jonge rupsen geen of
weinig gif meer konden produ
ceren en dat dit speeksel dus
een neutraliserende stof moet
bevatten. Verder onderzoek be
vestigde dat in het speeksel van
de rupsen het enzym glucose-
oxidase aanwezig is en dat dit
verantwoordelijk is voor het
neutraliseren van het gif van de
planten. De biokatalysator glu-
coseoxidase verhindert blijkbaar
de vorming van nicotine die bij
beschadiging van het blad vrij
komt en op die manier afschrikt.
Omdat talrijke rupsensoorten
glucoseoxidase in hun speeksel
hebben, moet het hier dus om
een wijdverbreid neutraliserend
enzym gaan dat het afweerme
chanisme van planten kan uit
schakelen.
Ben Apeldoorn
de* - Sterrenkundigen heb-
voor het eerst achterhaald
meer een planetoïde bij een
ing uit elkaar werd geslagen:
miljoen jaar geleden. Dat is
:n de ouderdom van het
lestelsel (vijf miljard jaar)
nt. Astronomen kunnen er
Jorbeeld van leren hoe de
eten ooit uitgroeiden tot
huidige afmetingen. Ze wil
le 'jonge' brokken, die bij de
ing ontstonden, met robots
erzoeken. Want alles daar is
zo vers.
d Nesvomy, als planeetwe-
chapper verbonden aan het
inkaanse Southwest Re-
th Institute (SRI) in Boulder,
'rado, is een gelukkig mens.
drie collega's, ook werk-
n op het SRI, slaagde hij er
«rste in een botsing uit het
^en, waarbij een planetoïde
ïntallen stukken uiteen viel,
K :'es te dateren. Hun ontdek-
I maakten zij onlangs in het
'Chrift Nature bekend.
precies; de marge be-
agt 200.000 jaar, maar dat is
op 5,8 miljoen jaar een peule-
schil. Zo lang geleden is het, dat
een ongeveer 25 kilometer grote
planetoïde botste met een wat
kleinere, en daarbij in tientallen
brokken uit elkaar viel. Omdat
die brokken ooit een geheel
vormden, hebben ze dezelfde
samenstelling. Ook de banen
die ze, na de botsing, rond de
zon zijn gaan beschrijven, lijken
op elkaar.
„Dergelijke planetoïde-groepen
noemen we families", zegt Nes
vomy. „Er zijn tienduizenden
planetoïden bekend, waarvan
het merendeel zich ophoudt
tussen de banen van de plane
ten Mars en Jupiter. De families
in die hele verzameling verschil
len onderling in samenstelling.
Maar de leden van de families
hebben allemaal dezelfde che
mische eigenschappen. Dat be
tekent dat ze ooit deel uitmaak
ten van dezelfde moederplane
toïde. Botsingen tussen planeto
ïden onderling waren, zeker
omdat het er vroeger nog veel
meer waren dan nu, bijna aan
de orde van de dag."
De chemische samenstelling
van een planetoïde kan men af
leiden uit analyse van terugge
kaatst zonlicht. Daarnaast kan
men, door hun banen in de loop
van de tijd als het ware 'terug' te
rekenen, zien of ze in een be
paalde periode heel dicht bij el
kaar stonden. Voorwaarde is
dan wel dat dat terugrekenen
niet een te lange tijd beslaat.
Zelfs de miniemste storingen
(van planeten en andere plane
toïden) maken terugrekenen
ondoenlijk.
Nesvomy en de zijnen selecteer
den een aantal planetoïden met
dezelfde samenstelling en onge
veer identieke banen. Daarop
liet men een supercomputer de
banen terugrekenen, door mid
del van een rekenmethode, die
numerieke integratie (eenvoudig
gezegd: het opdelen van banen
in zo klein mogelijke stukjes)
heet.
„Van 39 betrekkelijk kleine pla
netoïden bleek dat hun banen
5,8 miljoen jaar geleden vrijwel
één waren", aldus Nesvomy.
„Daaruit moet de conclusie
worden getrokken, dat ze toen
uit een planetoïde ontstonden.
Dat was een grote verrassing;
kosmisch gesproken is dat na
melijk nog maar net."
Naar de grootste planetoïde van
deze familie, de negentien kilo
meter grote Karin, is de familie
Karincluster gedoopt. Alle fami
lieleden daarvan bij elkaar (de
meeste zijn twee tot zeven kilo
meter groot) moeten ooit een
brok hebben gevormd van 25
tot 30 kilometer groot. Elk lid
van de Karincluster is een ge
weldig interessant object voor
nader onderzoek met een ruim
tesonde. De leden zijn namelijk
nog 'vers' en de sporen van de
botsing, waarbij ze ontstonden,
moeten nog duidelijk zichtbaar
zijn.
Bovendien verschaft het ook in
zicht in de wijze waarop de gro
te planeten ontstonden. Die
zijn, in de begintijd van het zon
nestelsel, 'aangegroeid' door
hetzelfde proces: botsingen met
rondzwervende planetoïden,
waarbij de meeste massa, door
de veel grotere zwaartekracht, in
de betreffende planeten opging,
in plaats van zich in de ruimte te
verspreiden.
door Ben Apeldoorn
Amsterdam - Amsterdamse wis
kundigen gaan onderzoek doen
naar zogeheten 'singulariteiten'
in de natuurkunde. De Neder
landse Organisatie voor Weten
schappelijk Onderzoek (NWO) en
de universiteit van Amsterdam
(UvA) hebben voor dit Pionier
project een miljoen euro beschik
baar eesteld.
'Zonderlingheid', omschrijft het
woordenboek singulariteit. In
dit geval moet je denken aan
iets onbegrijpelijks, zoals een
'zwart gat': zo'n immense con
centratie van materie. Dus zo
zwaar dat zelfs licht niet kan
ontsnappen en alle materie in
de omgeving erdoor wordt aan
gezogen. Een ander voorbeeld
van een singulariteit is de Big
Bang, de 'Oerknal', waarmee be
grippen als ruimte, tijd en mate
rie - het hele heelal - pakweg
vijftien miljard jaar geleden, be
gonnen.
Klaas Landsman, sinds juli vorig
jaar als hoogleraar in de mathe
matische fysica verbonden aan
het Korteweg-De Vries Instituut
van de Universiteit van Amster
dam, gaat leiding geven aan het
onderzoek. Hij ziet veel meer
singulariteiten, en die zijn ook
nog een tikje minder onbegrij
pelijk.
„Wiskundig gaat het mij om de
singulariteiten van ruimten",
legt Landsman uit. „Hier be
schouw ik de rand van de tafel
al als iets bijzonders, evenals
daarvan weer de hoekpunten. In
de quantummechanica houdt
dit in dat als je de tafel ziet als
een fysisch systeem, de bewe
ging van een deeltje dat over de
rand naar beneden valt, vanaf
die rand niet meer gedefinieerd
is. Volgens het klassieke model
houdt de beweging op te be
staan, maar quantummecha-
nisch gezien blijkt bijvoorbeeld
dat het deeltje op tafel heen en
weer blijft bewegen, in plaats
van er af te vallen." Quantum
mechanica, in de vorige eeuw
ontwikkeld en verfijnd door on
der anderen theoretici als Bohr,
Heisenberg, Schrödinger en Von
Neumann, behandelt de bewe
gingen van en onderlinge in
vloeden tussen zeer kleine deel
tjes (quanten). Het is een heel
vreemde, abstracte 'wereld', zo
als uit het voorbeeld met de ta
fel blijkt. Met name John von
Neumann (1903-1957) heeft de
quantummechanica diepgaand
wiskundig verkend. De Frans
man Connes scherpte deze aan
pak verder aan tot een nieuw
soort benaderingswijze van de
meetkunde. „Dit is een revolutie
in de wiskunde. Niet alleen om
dat het concept ervan heel on
verwachte resultaten te zien
geeft, maar ook omdat het totaal
nieuwe technieken heeft opgele
verd, ook voor de oplossing van
klassieke problemen."
Het Pionier-onderzoek bouwt
voort op deze revolutionaire
ontwikkelingen. Volgens de
klassieke natuurkunde moeten
singulariteiten als zwarte gaten
bestaan (ze zijn 'onvermijdelijk')
maar de klassieke beschrijving
ervan schiet tekort. Of de quan-
tumtheorie wel over die grenzen
heen kan, weet niemand nog,
laat staan hoe dat moet gebeu
ren. Dat is wat Landsman met
een vijftal studenten gaat onder
zoeken. Daartoe gaat men de
verbanden onderzoeken tussen
de klassieke beschrijving en de
quantummechanische versie.
Washington/rt* - Over de klem-
van het heelal bestond begin dit
jaar de nodige onduidelijkheid.
Eerst was het groen en toen op
eens beige. Nu heeft de kleur
van de ruimte ook een naam,
die is geïnspireerd op het melk
wegstelsel.
Astronomen van de Amerikaan
se universiteit Johns Hopkins
hadden hun e-mailadres be
schikbaar gesteld, waar iedereen
die een originele naam dacht te
hebben, terecht kon. Ze kozen
uiteindelijk de naam Cosmische
Latte uit. Latte komt van latteo,
Italiaans voor melkweg. Onder
de ingezonden namen waren
ook Cappuccino Cosmico en
Skyvory.
In januari werd bekendgemaakt
dat het heelal groen was. Dat
zou de kleur zijn die ontstaat als
al het licht uit de ruimte samen
zou gaan. Later meldden de be
trokken sterrenkundigen dat er
sprake was van een computer-
fout en dat het beige was.
door Johan Lamoral
Vancouver - Nepmedicijnen helpen tegen
neurologische aandoeningen. Wetenschap
pers van de University of British Columbia in
het Canadese Vancouver hebben vastgesteld
dat patiënten op het toedienen van zo'n pla
cebo toch reageren met het produceren van
de neurotransmitter dopamine in de herse
nen.
Een placebo is een als geneesmiddel gepre
senteerd preparaat dat meestal alleen on
schadelijk zetmeel bevat en dat qua uiterlijk
en smaak niet van het originele werkzame
geneesmiddel valt te onderscheiden. Place
bo's worden voornamelijk gebruikt in het
onderzoek naar de werking van nieuwe ge
neesmiddelen, waarbij sommige proefper
sonen het te onderzoeken geneesmiddel
krijgen en anderen alleen de namaak of de
placebo.
Een neurotransmitter zorgt voor de prikkel
overdracht van de ene zenuwcel naar de an
dere of naar spiercellen en dopamine is een
tussenproduct bij de vorming van adrenali
ne en noradrenaline. Zo lijkt een tekort aan
dopamine een belangrijke rol te spelen bij
de ziekte van Parkinson. Dopamine zorgt bij
patiënten voor een toestand van euforie en
zelfvoldaanheid. Bij neurologische aandoe
ningen, zoals de ziekte van Parkinson en het
syndroom van Tourette, kan een verhoogde
dopamineproductie dan ook tot een snelle
verbetering leiden.
De conclusie van de onderzoekers is dat
door 'autosuggestie' inderdaad reacties in
het lichaam ontstaan. De geneeskunde
moet daar therapeutische conclusies uit
trekken, zo vinden ze bovendien. Er kan van
een placebo-effect slechts sprake zijn, wan
neer de patiënt er vast van overtuigd is dat
het nepmedicijn dat hij als echt of werk
zaam beschouwt, hem geneest of zijn klach
ten vermindert. Wanneer hem deze hoop
wordt ontnomen of hem wordt gezegd dat
hij een waardeloos proefgeneesmiddel krijgt
toegediend, ontstaat geen placebo-effect.
Dat stelt uiteraard een ethisch probleem bij
klinische proeven waarbij de patiënt niet
wordt ingelicht over de farmacologische
werking van het nieuwe geneesmiddel of
van het nepmedicijn.
Patiënten die er slecht aan toe zijn en die in
comateuze of mentaal verwarde toestand
verkeren en dus niet meer in staat zijn tot
enige hoopvolle verwachting over een nieu
we behandeling, vertonen geen placebo-ef
fect. Het placebo-effect is voorts aan een be
paald ontwikkelingsniveau onderhevig.
Vandaar dat ook bij jonge kinderen het pla
cebo-effect niet optreedt
Omdat het placebo-effect op de kringloop
van verwachting, euforie, hoop en beloning
berust, zijn de onderzoekers de mening toe
gedaan dat dit effect eventueel bij de behan
deling van verslaafden kan worden gebruikt.
Want ook bij verslavingen en bij het afkic
ken ervan speelt het automatisme van ef
fectverwachting en euforische beloning. Zij
pleiten er tenslotte voor dat het placebo-ef
fect niet langer als ongewenst wordt be
schouwd maar integendeel bewust op zijn
mogelijk therapeutisch voordeel wordt be
oordeeld.
Placebo's (nepgeneesmiddelen) kunnen toch werkzaam zijn, mits een patiënt denkt dat het middel echt is. Foto: GPD
4
5
8
9
2
0
0
0
7
8
8
2
6
5
6
0
0
5
3
'0
2
O
11
4
0
15
0
5
O
0
18
5
9
0
5
O
18
6
17
10
15
O
7
12
6
r Ben Apeldoorn
ington - Precisie-uurwerken aan
jd van het Internationale Ruimtestation
Loeten het bewijs leveren van de relativi-
Sheorie van de legendarische natuurkun-
jAlbert Einstein. Lukt dat niet, dan bekij-
Letenschappers het heelal, met daarin de
rjppen ruimte en tijd, voortaan door een
Tre bril.
I ruimtestation wordt binnenkort uitge-
|met precieze klokken", zegt Alan Koste-
v hoogleraar theoretische natuurkunde
jde universiteit van Indiana in het Ame-
±nse Bloomington. „We kunnen zo na
rt of ze in de loop van de tijd, een paar
tiden bijvoorbeeld, allemaal exact gelijk
Mijven lopen, zoals Einsteins speciale
tiviteits theorie voorschrijft. Deze uur
ten lopen in vijfhonderd miljoen jaar,
jopgesteld dat ze het al die tijd zouden
touden, minder dan één tiende van een
Inde voor of achter."
pnen ze al na enkele maanden of jaren
chillen, hoe miniem ook, dan is er dus
ireemds aan de hand, dat niet aan die
«en zelf toegeschreven kan worden, al-
Kostelecky.
{snelheid waarmee het om de aarde
nt, is veel groter dan wat op aarde be-
jjaar is. Die hoge snelheid maakt Jiet
jelijk eventuele minieme veranderingen
in ruimte en tijd, zich voordoend als het ge
leidelijk onderling uit de pas lopen van
nauwkeurige uurwerken, sneller te ontdek
ken. Een ideale plek dus om daar met die
klokken na te gaan of Einstein het bij het
rechte eind had met zijn beschouwingen
over de fundamentele structuren van ruimte
en tijd, zoals vastgelegd in wat hij zijn speci
ale relativiteitstheorie noemde."
Mocht dat niet zo zijn - met andere woor
den: lopen de klokken na verloop van tijd
niet gelijk - dan hebben natuurkundigen en
astronomen er een probleem bij. En niet
zo'n kleintje ook: de wijze waarop zij, op ba
sis van Einsteins theorie, naar ruimte en tijd
'keken', zou al die tijd onjuist zijn geweest.
Natuurkundig gesproken dan.
De speciale relativiteitstheorie, waarmee
Einstein de wereld in 1905 verbaasde, hield
onder meer in dat voor elk bewegend voor
werp, hoe snel en in welke richting dan ook
bewegend, onverkort de natuurkundige
wetten gelden. In eenvoudige bewoordin
gen: het maakt voor jezelf niet uit of je een
knikker laat vallen vanuit je luie stoel, of in
een rijdende trein. Je ziet de knikker in bei
de gevallen loodrecht naar beneden bewe
gen. Maar een waarnemer die voor spoor
bomen staat te wachten, waar die trein op
dat moment passeert, zou de knikker niet
mooi loodrecht naar beneden zien vallen,
maar onder een schuine hoek.
Eén van de gevolgen van Einsteins theorie
is, dat klokken onder precies dezelfde om
standigheden altijd absoluut gelijk moeten
lopen. Dat betekent tevens dat een klok op
het aardoppervlak, en een identieke aan
boord van bijvoorbeeld een straaljager, die
met tweemaal de geluidssnelheid (Mach-2)
een reis rond de wereld maakt, na de lan
ding van het vliegtuig, niet meer precies ge
lijk lopen. In de zestiger jaren wees zo'n
proef, met vier atoomklokken en twee
straaljagers (elk met één klok), inderdaad in
die richting. Maar de verschillen waren zo
miniem, dat twijfel rees over de nauwkeu
righeid waarmee gemeten werd.
„De extreem precieze klokken in het ISS zijn
nodig voor bijvoorbeeld de experimenten
die aan boord gedaan worden", zegt Koste-
lecky. „NASA en haar Europese tegenhanger
ESA hebben experimenten met atoomklok
ken op stapel staan. Die uurwerken zijn heel
geschikt om onderlinge afwijkingen, waarbij
we het dan hebben over miljardsten van
miljardste delen van een seconde, al na en
kele maanden, of misschien zelfs enkele we
ken, aan te tonen. Het ongelijk van Einstein
vooropgesteld natuurlijk."
En wat voor vreselijks wacht ons, mocht de
grote geleerde het bijna een eeuw geleden
niet bij het rechte eind gehad hebben? „Het
beleg op je brood bederft er niet meteen
door", grapt Kostelecky. „En maar weinigen
zullen er wakker van liggen. Maar onze kijk
op ontstaan, historie, en het hele wezen van
het heelal, waarin ruimte en tijd zo'n be
langrijke rol spelen, zou er fundamenteel
door kunnen veranderen. Hóe anders,
hangt af van wat we straks gaan meten."
Albert Einstein tijdens een persconferentie in 1953, twee jaar voor zijn dood. Zijn relativiteitstheorie
houdt natuurkundigen nog altijd druk bezig. Foto: GPD