12. 1935-1940 | Zwaar water, Gerard Sizoo en de start van natuurkunde

 Een ampul zwaar water aangekocht voor het onderzoek van G.J. Sizoo, gemaakt door Norsk Hydro, 1935-1940.

12

1935-1940 | Zwaar water, Gerard Sizoo en de start van natuurkunde

Natuurkunde vormde een van de disciplines waarmee de bètafaculteit, de vierde ‘volledige’ faculteit van de VU, in 1930 van start ging. Gerard Sizoo werd de eerste hoogleraar in de experimentele natuurkunde en bracht het onderzoek naar radioactiviteit en kernfysica naar de VU. Hoe staat het nu met het onderzoek in de natuurkunde aan de VU? Lees hier de terugblik op het begin van dit onderzoeksveld aan de hand van een ampul ‘zwaar water’, en een beschouwing van Wim Ubachs over het hedendaagse onderzoek.

De start van een nieuw onderzoeksveld

In 1927 besloot de Vrije Universiteit tot de stichting van een natuurwetenschappelijke faculteit met drie leerstoelen. Natuurkundige Gerard Sizoo (1900-1994) werd in 1930 een van de eerste hoogleraren van deze nieuwe faculteit der wis- en natuurkunde. Een vierde faculteit moest er vanwege wettelijke verplichtingen komen, en deze bètafaculteit zou goedkoper zijn dan de lang gewenste medische faculteit. Tegelijkertijd was ze wel een ‘stap in de goede richting’, omdat toekomstige geneeskundestudenten natuurwetenschappelijke vakken moesten volgen. In het eerste jaar schreven zich voor de hele faculteit negen studenten in. In de periode tot 1943 (toen de universiteit tijdelijk zou sluiten vanwege de oorlogsomstandigheden), behaalden twintig studenten het doctoraalexamen in de natuurkunde. Het benodigde laboratorium werd gebouwd aan de De Lairessestraat en in 1933 in gebruik genomen.

Sizoo ontwikkelde, samen met scheikundige J. Coops, wiskundige J.F. Koksma en verzekeringswiskundige M. van Haaften, het onderzoek en onderwijs in natuurkunde, scheikunde en wiskunde. Als onderzoeksgebied koos Sizoo ‘radioactiviteit’, aangezien geen enkel ander laboratorium in Nederland zich had beziggehouden met het onderwerp. Daarnaast was het, toen nog, een relatief goedkoop vakgebied, een belangrijke bijkomende reden voor de particulier gefinancierde VU. Deze keuze voor radioactiviteit – en breder: kernfysische verschijnselen – bleek een gouden greep, omdat juist dit vakgebied volop in ontwikkeling was. Door zijn onderzoek legde Sizoo dan ook de basis voor het kernfysische onderzoek in Nederland, dat na de oorlog tot bloei zou komen.

In 1938 werd er voor het onderzoek van Sizoo een Philips neutronengenerator aangeschaft. Hiervoor was ook een partij zogenaamd ‘zwaar water’ aangekocht. Dit 2H 2 O (dideuteriumoxide) kan als moderator bij kernsplijtingsreacties gebruikt worden, dat wil zeggen: om neutronen af te remmen, maar het is zelf niet radioactief. Enkele ampullen zwaar water werden in 2017 teruggevonden en maken nu deel uit van de erfgoedcollectie. Ze komen van de fabriek Norsk Hydro, die in de Tweede Wereldoorlog onderdeel was in de wedloop om de atoombom. Het grafiet dat de Amerikanen gebruikten, werkte echter beter, en zwaar water werd daardoor minder belangrijk voor dit soort onderzoek. De VU bleef na de oorlog zeer actief op het gebied van kernfysica, en in het nieuwe wis- en natuurkundegebouw, dat in de jaren zestig op de campus verrees, werd een cyclotron en een radionuclidencentrum gebouwd.

Natuurkunde aan de VU sinds 1980

Wim Ubachs

De natuurkunde aan de VU bleef tot 1980 sterk gericht op de kernfysica, maar door de beschikbaarheid van steeds krachtiger versnellers werd het onderzoek verlegd naar wat nu de deeltjesfysica of de hoge-energie fysica heet. Het Nederlandse kern- en deeltjes-onderzoek werd verenigd in het Nationaal instituut voor subatomaire fysica (Nikhef), in de Watergraafsmeer, waar in 1992 de AmPS-versneller in gebruik werd genomen. Tegelijkertijd waren de VU-natuurkundigen, via Nikhef, betrokken bij de activiteiten op CERN (Genève), waar deeltjesbotsingen bij steeds hogere energie werden bestudeerd. Bij de ingebruikname van de Large Hadron Collider (LHCb) kozen de VU-natuurkundigen het onderwerp van symmetriebreking tussen materie en antimaterie, die vooral wordt bestudeerd met de LHCb-detector, een van de vier grote opstellingen bij CERN. In het afgelopen decennium is het VU-deeltjesonderzoek gedeeltelijk verlegd naar astrodeeltjes, en VU-natuurkundigen waren betrokken bij de detectie van gravitatiegolven.

Met de instroom van meer studenten en de uitbreiding van de staf in de jaren zeventig en tachtig breidde het natuurkundeonderzoek aan de VU zich verder uit. Vanuit de kernfysica werd aandacht besteed aan stralingseffecten op levende materie. Dit was het begin van de biofysica, die zich daarna volledig ging richten op het onderzoek van fotosynthese. Het onderzoek aan eigenschappen van atoomkernen was aanvankelijk de invalshoek van de atoomfysica, maar ook hier verzelfstandigde het onderzoek: nu is het gericht op testen van fundamentele natuurkunde via extreem precieze metingen aan atomen en kleine moleculen. Zowel bij de biofysica als bij de atoomfysica stond de laser centraal, en dat leidde tot de oprichting van het VUlasercentrum in 1992.

Op dit moment is een belangrijk deel van het VUnatuurkunde-onderzoek ingebed in LaserLaB, waar naast atoomfysica en fotosynthese ook onderzoek wordt uitgevoerd aan levende materie en medisch-diagnostische technieken met lasers. VU-natuurkundigen met hun laser-expertise waren ook nauw betrokken, samen met UvA-collega’s, bij de oprichting van het onderzoeksinstituut ARCNL, dat in nauwe samenwerking met de firma ASML werkt aan de verbetering van nano-lithografische technieken voor de chips-industrie.

Wim Ubachs is hoogleraar Physics and Astronomy, Atomic, Molecular and Laser Physics en is verbonden aan het LaserLab VU.

 De neutronengenerator in het laboratorium aan de De Lairessestraat, 1940.

 A.C.A. Rotgans, Laboratoria Vrije Universiteit Amsterdam voor physica en chemie, De Lairessestraat - Lassusstraat, B.T. Boeyinga, Aquarel 1930.