• A
  • A
  • Nieuwste deeltje uit Delft

    - “Wij zijn op zoek.” Maar wat de Delftse fysici al vonden is een revolutie in kennis. Promovendus Vincent Mourik zit er middenin en vertelt hoe Nederland deze unieke deeltjes-doorbraak maakt. “Dit heeft het potentieel van grafeen.”

    1 maart was al Leo Kouwenhoven-dag in de wereld van de natuurwetenschappen. 12 april wordt 'Dag 2'. De publicatie in Science Express van het team rond de Delftse natuurkundige trekt wereldwijd bewonderende aandacht. "Onze Majorana's zijn letterlijk bijzonder," zeggen de teamleden. De gevolgen zijn dan ook alleen denkbaar als een omwenteling, doorbraak en ongekende toepassingen tegelijk.

    Puur, uit interesse

    Vincent Mourik is een van de promovendi in dit team. Hij sprak met ScienceGuide over de fascinatie van zijn werk, het toeval van zijn rol en de unieke kansen die Kouwenhovens werk en resultaten kunnen leveren. Voor de puurste kennis, voor jong talent en voor Nederland als hightech natie.

    Jullie zijn op zoek naar het Majorana fermion. Waarom eigenlijk?

    "Het begint altijd met fundamentele interesse. Het vinden en begrijpen van dat deeltje is echt iets heel nieuws. Het heeft nooit eerder aangetoonde effecten. En daarmee kan het revolutionair blijken te zijn."

    Zoals een alpinist vaak zegt dus. "We beklimmen de Mount Everest, gewoon omdat die daar is."

    "Fundamenteel is het wel ja, puur uit de interesse in iets heel nieuws na jaren van … hoe zeg ik dat? Jaren van niet zo heel veel echt nieuws op dit gebied. Het gaat om de zoektocht zelf, het spoor zoeken van het Majorana fermion."

    Waar begon die zoektocht, wat was het begin van dat spoor door dit duistere woud?

    "Ik studeerde technische natuurkunde in Delft en met mijn afstudeerproject kwam ik in verbinding met de onderzoeksgroep van professor Leo Kouwenhoven. Dat is onderdeel van het Kavli Instituut voor Nanowetenschap en hoort daarin bij de echte top. Dat was zo'n twee jaar geleden.

    Het idee van deze zoektocht was toen daar net gerijpt. Leo en zijn postdoc dachten over de route voor de zoektocht: "Dit kunnen wij hier doen!" Daar was nog wel wat meer volk bij nodig en ik liep er rond, op zoek naar een mooi thema. Waar zou ik mijn promotie op willen richten?  Ik heb direct deze kans aangegrepen, een heel gelukkige samenloop van omstandigheden naar nu blijkt."

    Op elkaar knallen of zelf maken?

    Wat is de kerngedachte die nu zo krachtig bevestigd lijkt te worden?

    "Het idee is toch eigenlijk dat we voor het eerst zulke deeltjes zelf  kunnen maken door ingrediënten bij elkaar te stoppen die voor de hand liggen. Niet door theoretisch boeiende, maar nog onbestaanbare stappen te zetten of dingen bij elkaar te brengen.

    De knowhow voor deze zoektocht en zijn concrete uitkomst was bij onze groep aanwezig. We konden meteen aan de slag. Eerdere concepten om de 'Majorana' op te sporen waren veel minder concreet, minder praktisch. Dit konden we meteen oppakken."

    Heel de wetenschap is in rep en roer omdat wat jullie doen en realiseren zo 'umwerfend' is. Wat is die ontregelende kant hiervan volgens jou? Jij zit er het dichtste bovenop van iedereen…

    "Kijk, onze insteek is dat we een nieuw deeltje aantonen in twee jaar tijd. Op een chip van een paar millimeter groot tegen geringe kosten. Dat is toch anders dan ze elders doen. Bij CERN zoeken ze hier ook naar.

    De mensen daar in de hoge energiefysica hebben ook iets geweldigs. Zij zoeken hetzelfde door deeltjes op elkaar te laten knallen en dan te meten wat er gebeurt. Of niet. Wij zijn meer bezig geweest als 'engineers' die een systeem op gang brengen en niet een deeltje gaan meten."

    Een harde schijf uit kleinste deeltjes

    De opwinding over jullie doorbraak heeft veel te maken met de krachtige combinatie van puur, fundamenteel denken en werken met een toepassingskant die adembenemend zou kunnen worden. Wat is hier het geheim van?

    "Het doel bij ons in het Kavli Instituut is en blijft de bouw van de quantum-computer. Een rekensysteem dus op het niveau en de omvang van de kleinste deeltjes die er zijn. De majorana is daarom zo leuk! Wat wij nu ontdekten kan de component zijn die we moeten benutten om zo'n quantum-computer te realiseren.

    Zo'n nano-kleine computer is in de huidige berekeningen wel mogelijk, maar nog zó gevoelig voor verstoringen uit de omgeving. De deeltjes zijn kwetsbaar. Maar de quantumbits met een Majorana fermion niet. De voorspelling is dat deze zo deze veel robuuster zijn , veel minder gevoelig voor al dat 'gedoe'.

    Dat heeft grote gevolgen. Doordat ze zo veel steviger zijn, kun je met hen een 'harde schijf' gaan ontwerpen voor de quantumcomputer. Deze deeltjes zouden de harde schijf vormen voor de computer die we in de kern zoeken. Het is de reden waarom Microsoft zo geïnteresseerd is in wat wij doen."

    Met deze inzet en partners als Kavli, FOM en Microsoft wordt wel duidelijk waarom de hele wereld gebiologeerd is door jullie majorana.

    "We konden wereldwijd een wedloop zien ontstaan, dat klopt wel. Heel de top van ons vakgebied ging zich hier op storten. Zo'n 50 groepen wetenschappers over de hele wereld dus. Harvard, ETH in Zürich, MIT, Chinese onderzoekscentra, iedereen.

    Wij hopen dat deze wedloop nu voorbij is. Iedereen weet nu dat die zoektocht gedaan is. Bij ons!"

    Nanodraadjes en grafeen

    Wat was tijdens die tocht voor jou het 'rock bottom' punt?

    "In die twee jaar hadden we weinig tijd voor veel gedoe. Maar er was wel een nare fase, hoor. We hadden voor ons experiment een nieuw materiaal nodig, uit nanodraadjes waar collega's in Eindhoven geweldige dingen mee deden en kunnen. Wij moesten die dan combineren als verbindingen met een supergeleider. Drie maanden zaten we vast, echt vast.

    Twintig, dertig keer probeerden we die combinatie aan de praat te krijgen. Elke keer als niks gebeurde, gingen we na wat we nu weer niet goed gedaan zouden hebben. Het hielp aldoor niks. Na veel ploeteren sloeg het ding dan toch nog aan…"

    Ik hoorde uit de top van de TU's rondzingen, dat men nu al fluistert 'dit is Nobel'.

    "Dat hangt er van af…..Hoe maken we deze voorzet nu straks af? Dat is de vraag die daarvoor essentieel zal zijn, denk ik. De majorana heeft het potentieel van grafeen. Dat snapt iedereen, want hier zijn puur fundamenteel en heel nieuwe toepassing verstrengeld en verbonden. Andre Geim kon niet alleen dat idee van het grafeen uitpluizen. Hij kon ook de leiding blijven geven aan het betrokken vakgebied toen het potentieel daarvan tot iedereen doordrong. Dat is echt heel knap.

    Onze majorana moet dus niet op zichzelf blijven staan, als een eenmalige vondst, een klapper. We moeten gaan voor extra's in de bewijsvoering, in het reproduceren daarvan.  Hoe maken we dit af? Dat is toch de vraag, he?

    Als we dit kunnen voortbouwen, dan is de volgende stap dat iedereen daarop wil voortbouwen. De quantumcomputer zou dan wel eens zijn oorsprong hierin kunnen hebben."