Simon van der Meer: Meester versnellerbouwer

Samenvatting

De op 4 maart 2011 overleden Nobelprijswinnaar ir. Simon van der Meer was ‘een ingenieur in alle positieve betekenissen van het woord’.
 

Simon van der Meer: Meester versnellerbouwer

De op 4 maart 2011 overleden Nobelprijswinnaar ir. Simon van der Meer was ‘een ingenieur in alle positieve betekenissen van het woord’, aldus prof.dr. Jos Engelen, voorzitter van NWO en daarvoor directeur van CERN, waar Van der Meer 34 jaar werkte.

‘Hij was iemand die met kennis van zaken en op zijn gevoel precies de versnellers bouwde waar wij als fysici van droomden.’

Van der Meer werd op 24 november 1925 in Den Haag geboren in een onderwijzersgezin. Zijn vader, Pieter van der Meer, stond voor de klas; zijn moeder Jetske Groeneveld kwam uit een familie van onderwijzers. ‘Het was dus niet verwonderlijk’, zo schreef Van der Meer in zijn autobiografie voor de Nobelprijs, ‘dat leren bij ons thuis in hoog aanzien stond.’

Al tijdens zijn middelbareschooltijd aan het Christelijk Gymnasium Sorghvliet in Den Haag werd duidelijk dat hij was voorbestemd voor de Technische Hogeschool in Delft (toen nog de enige TH). Hij repareerde wekkers en klokken voor de hele buurt en fungeerde op school als hulp-amanuensis voor de natuurkundeleraar, dr. Lely. Volgens Van der Meer was dat een briljante man. Lely’s invloed is ongetwijfeld mede bepalend geweest voor zijn keuze om Technische Natuurkunde te gaan studeren.

Van der Meer deed eindexamen gymnasium-bèta in 1943. Als gevolg van de Duitse bezetting kon hij nog niet gaan studeren en daarom volgde hij twee jaar lang de opleiding gymnasium-alfa. Die heeft hij echter niet afgemaakt, omdat hij aan het eind van de oorlog moest onderduiken. ‘Ik had me al laten afkeuren door een bevriende arts’, vertelde hij, ‘maar in de laatste maanden van de oorlog werden jongens van mijn leeftijd massaal opgepakt.’

Vanaf 1945 studeerde Van der Meer Technische Natuurkunde in Delft, toen nog aan het Mijnbouwplein. Als afstudeerrichting koos hij voor Meet- en Regeltechniek, een nieuw vakgebied gegeven door een jonge lector, de legendarische ir. Cornelis Verhagen, later onder meer de bouwer van de Delftse analoge getijdenrekenmachine Deltar. Van der Meer werd zijn eerste assistent. Een kritische, want ‘ik heb me af en toe wel geërgerd aan de technische details, waarmee je in sommige vakken werd overladen. Veel van die detailkennis is pas zinvol als je ermee werkt. Dan pik je dat ook veel sneller op.’ Een opleiding, zo vond Van der Meer, is voor het aanleren van basiskennis en –vaardigheden; de rest is later wel te leren.

CERN
Na zijn afstuderen in 1952 werkte Van der Meer vier jaar in het NatLab van Philips in Eindhoven aan regelsystemen voor hoogspanningsapparaten en focussering van lenzen van elektronenmicroscopen. Hij vond het leuk werk, maar toen hij een advertentie zag waarin het pas opgerichte Zwitserse onderzoeksinstituut CERN jonge natuurkundigen wierf, solliciteerde hij meteen. Het leek hem wel wat om in een internationale omgeving te werken en bovendien, zo voegde hij eraan toe, was het salaris ook niet slecht. Op zijn sollicitatiebrief heeft hij, merkwaardig genoeg, nooit een reactie gekregen. Waarschijnlijk is die ergens in een map terechtgekomen en vergeten. Een jaar later liep hij een voormalig studiegenoot tegen het lijf die bij CERN werkte en hem alsnog rekruteerde.

In het begin van zijn carriere bij CERN hield Van der Meer zich vooral bezig met het ontwerpen van technische systemen voor onder meer het 28 GeV-synchrotron, dat toen werd gebouwd. Daarbij ging het bijvoorbeeld om het ontwerp van magneetwindingen om het elektrisch veld te corrigeren. Later werkte hij aan de voeding. Zuivere elektrotechniek, zei hij zelf, maar wel heel geavanceerd. Overigens werd het bouwen van de verschillende systemen uitbesteed aan bedrijven in de lidstaten van CERN.

Hoewel hij als ingenieur vooral werkte aan technische systemen, was hij als fysicus natuurlijk ook buitengewoon geïnteresseerd in de experimenten die CERN uitvoerde. Deze proeven zijn kortweg te omschrijven als het met zo hoog mogelijke snelheden op elkaar laten botsen van subatomaire deeltjes. Uit de brokstukken die overblijven, is vervolgens af te leiden wat de samenstellende deeltjes van die subatomaire deeltjes zijn geweest. Daarmee komen we op het gebied van de bosonen, fermionen en het Standaardmodel, waarin ze allemaal een plaats hebben.

Medio jaren zeventig kwam Carlo Rubbia, indertijd ook werkzaam bij CERN, op het idee om protonen en antiprotonen op elkaar te laten botsen om zo het W- en Z-boson aan te tonen. Het probleem is alleen dat de bundels protonen en antiprotonen geconcentreerd moeten zijn om voldoende botsingen (in de ordegrootte van tienduizend miljard) om met enige succes een W- of Z-boson waar te nemen. Bij het concentreren van de bundel antiprotonen kwam het idee van stochastiche koeling, dat Van der Meer eind jaren zestig had bedacht, goed van pas.

In 1997 probeerde Van der Meer zijn werkkamer thuis in Genève voor een interview in De Ingenieur uit te leggen wat stochastische koeling is. Waarschijnlijk deed hij dat al voor de honderdste keer, want het verhaal klonk zeer plausibel. Bij het uitwerken bleek echter dat het toch niet helemaal was beklijfd. Gelukkig nam hij alle tijd om achteraf de noodzakelijke verbeteringen en nuanceringen aan te brengen en wel op zo’n manier dat het uiteindelijke verhaal leesbaar was.

Het concentreren van voldoende antiprotonen tot een smalle bundel lukt niet omdat deze van nature de neiging hebben van elkaar weg te bewegen. Dit effect is, zo bedacht Van der Meer, te compenseren door de afzonderlijke deeltjes een elektromagnetisch tikje te geven. Door dat op een slimme manier te doen is het toch mogelijk ze tot een bundel te groeperen, zelfs met een intensiteit die voldoende botsingen mogelijk maakt.

Na zijn ontdekking duurde het nog een jaar vier voor Van der Meer zijn vinding publiceerde. Zelfs toen bleef het een theoretisch verhaal. Pas in 1974 werd de versmalling van de bundel antiprotonen experimenteel aangetoond. Nog twee jaar later kwamen Van der Meer en Rubbia op het idee om het toen nog te bouwen Super Proton Synchrotron te gebruiken voor het detecteren van het W en Z-boson. Volgens Van der Meer bleef het tot het eind toe spannend of zijn idee ook op grote schaal zou werken. ‘We hadden natuurlijk wel computermodellen en testresultaten, maar echt zeker wisten we het niet. Het ging echter wel om een investering van 55 miljoen gulden.’

Het werkte en in januari 1983 werd het bestaan van het W-boson daadwerkelijk aangetoond. Enkele maanden later, in mei, volgde het Z-boson. De ontdekkingen leidden in het daaropvolgende jaar al tot de Nobelprijs voor natuurkunde, die Rubbia en Van der Meer met elkaar deelden. Dat was uitzonderlijk snel, maar had mogelijk te maken met het feit dat de onderzoekers die het bestaan van het W- en Z-boson theoretisch hadden voorspeld, al in 1970 een Nobelprijs hadden gekregen. Dus misschien speelde bij het Nobelcomité ook enige opluchting mee.

VAARDIGHEDEN
In het interview bleek Van der Meer bijzonder positief over zijn ingenieursopleiding. ‘Theoretisch heb ik misschien wat minder meegekregen dan mijn universitair geschoolde collega’s. Aan de andere kant was ik misschien wat minder geïmponeerd door de wetten van de natuurkunde. Ook mijn praktische vaardigheden als ingenieur waren, denk ik, een voordeel.’

() 

Referenties, informatie:

De Ingenieur





lll