TROUW 10 september 1997

interview met MARTINE ZUIDWEG

Als het aan zijn vader had gelegen, was prof. dr. Carlo Beenakker (36) geen theoretisch natuurkundige geworden, maar bekeek hij nu hersenen of bracht hij erfelijke informatie in kaart, want op die gebieden valt tenminste nog wat nieuws te ontdekken. Maar de jonge Beenakker, die op zijn 24ste promoveerde en de C. J. Kok-prijs voor zijn proefschrift ontving, is daar het type niet voor.

“Je hebt ontdekkingsreizigers, de wat grove types, die zich een weg hakken door een onontgonnen terrein en je hebt mensen die pas komen als de weg er al ligt en het hotel er al staat”, zegt hij. “Ik ben niet de man die een nieuw werelddeel zal ontdekken, maar als ik eenmaal weet waar het is, dan ga ik er graag heen om het heel precies in kaart te brengen.”

Zijn vader, emeritus-hoogleraar en experimenteel natuurkundige prof. dr. Jan Beenakker (71), begon zijn carrière midden jaren vijftig in Leiden wel als ontdekkingsreiziger. “Alles wat je deed was nieuw”, herinnert hij zich. “Voor mijn proefschrift werkte ik aan een isotoop van helium, die nog maar net beschikbaar was door de ontwikkeling van kernenergie in Amerika. Ik wist van tevoren absoluut niet wat ik zou gaan vinden.”

Terwijl Carlo Beenakker in het Instituut Lorentz in Leiden theorieën over vaste stoffen ontwikkelt, heeft Jan Beenakker zijn sporen verdiend door te experimenteren met gassen en vloeistoffen. Hij werd opgeleid onder het motto 'van meten tot weten'. In tegenstelling tot zijn zoon, die van begin af aan leerde dat weten vaak aan meten vooráfgaat. Want naarmate het aantal witte plekken op de kaart van de natuurkunde afnam, nam de theoreticus vaker het initiatief. “De tijd dat mensen er zonder kaart op uitvoeren is voorbij, ook in de natuurkunde.”

“En toch blijft natuurkunde in wezen natuurlijk een wetenschap die op experimenten gebaseerd is”, zo neemt de experimentator stelling. Jan Beenakker verhaalt over de twee onderzoekers van IBM die ruim tien jaar geleden in Zwitserland materialen ontdekten die bij een redelijke temperatuur al supergeleidend zijn en dus elektriciteit kunnen transporteren zonder energieverlies. “Die mensen hadden zonder theoretisch inzicht maar wat zitten proberen.” En dat is volgens hem geen uitzondering. “De echt grote ontdekkingen, waarvan iedereen zei: 'Tjonge, dat is nog eens wat', dat zijn ontdekkingen gedaan door experimentatoren.”

“Maar na de eerste ontdekking kan de experimentator onmogelijk nog zonder een theoreticus”, verdedigt de theoreticus zich. “Als je eenmaal verder komt in een vakgebied, worden de vragen subtieler en heb je de theorie gewoon nodig om verder te komen.”

Zoon Beenakker was bijna tien jaar geleden in het Natuurkundig Laboratorium van Philips getuige van een ontdekking op het gebied van het transport van energie in halfgeleiders, stoffen die de elektriciteit slecht of alleen in bepaalde omstandigheden geleiden. De ontdekking was het werk van experimentatoren, geen theoreticus die haar had voorspeld, geeft hij toe. “Maar toen die er was, werd de theorie pijlsnel ontwikkeld. En juist dankzij de theorie werden er weer allerlei nieuwe vragen gesteld en vielen de puzzelstukjes uiteindelijk in elkaar. Op dit moment kan ik me onmogelijk voorstellen dat je op dat vakgebied ook maar iets zou kunnen doen zonder de theorie.”

De afgelopen jaren marcheerde de theoreticus ongehinderd door. Een theoreticus kan vernieuwend bezig zijn zonder dat hem dat een cent kost, zegt de jonge Beenakker. “Als ik een gek idee heb, kan ik daar aan werken zonder dat ik eerst allerlei fondsen hoef aan te boren. Ik kan het idee in stilte uitwerken en als het niets blijkt te zijn, vertel ik het gewoon aan niemand.”

Terwijl Carlo Beenakker voor tienduizend gulden al een computer koopt, heeft zijn vader een kwart miljoen nodig om een vernieuwend experiment op te zetten. “En daar zit 'm nu juist het vakmanschap van de experimentator: in het bedenken van een heel nieuwe proef”, zucht Jan Beenakker. Hij betreurt de explosieve stijging van de kosten van het experimenteel onderzoek in de afgelopen decennia. “Mijn grootste uitgave voor de proefopstelling rond mijn promotie was een liter kwik en die kostte vierhonderd gulden, de rest was glasblaaswerk.” Vanwege de hoge kosten van de apparatuur zijn onderzoekers op dit moment meer geneigd om risico's te mijden, weet hij. “En risicomijdend onderzoek is oninteressant. Doorbraken komen niet uit onderzoek waarvan het succes verzekerd is.”

In vakgebieden waar de kosten van experimenten inmiddels niet meer zijn op te brengen, heeft de theoreticus het rijk alleen. Zoals in de hoge energiefysica, waar het veel goedkoper is een theoreticus te laten nadenken over reacties van atoomdeeltjes in een heel krachtige deeltjesversneller, dan zo'n machine daadwerkelijk te laten bouwen. Maar de theoreticus moet niet te ver voor de experimentator uitlopen, waarschuwt vader Beenakker. “Anders wordt het natuurlijk volkomen speculatief.” Al is een theorie nog zo fraai, een eenvoudig experiment is genoeg om haar omver te werpen. Jan Beenakker grijnst. “Dat is het verhaal over al die sterrenkundige opvattingen over de maan die onjuist bleken toen de maan eenmaal bezocht werd.”

Maar een theoreticus heeft ook iets voor op een experimentator. Carlo Beenakker wijst erop dat hij een ruimer gebied van de natuurkunde kan bewandelen dan zijn vader. “Het gereedschap van de theoreticus is de wiskunde en daar kun je een hoop kanten mee op. Vergelijk het met een taal: als je het Frans machtig bent, kun je niet alleen Franse gedichten lezen, maar ook romans en kranten.” Hij knikt in de richting van zijn vader. “Een experimentator is niet zo flexibel. Je moet een deskundige op het gebied van de spectroscopie niet vragen morgen elektrische stoffen te meten. Daar heeft hij het laboratorium helemaal niet voor.”

Jan Beenakker heeft zich zijn hele loopbaan inderdaad op een klein gebied geconcentreerd. Zo heeft hij zich jarenlang gestort op het gedrag van stikstof en zuurstof. Maar hij heeft wel een ontdekking op zijn naam staan: het 'Beenakker-effect'. Hij schraapt zijn keel voor hij uitlegt: “Het Beenakker-effect komt erop neer dat zowel het transport van warmte als het gedrag van diffusie in een magneetveld verandert onder invloed van gassen, ook bij gassen die niet zoals je dat noemt paramagnetisch zijn.”

Carlo mompelt: “Als je het zo formuleert wordt het Beenakker-effect nooit bekend.”
Jan, opnieuw: “Het gaat erom dat alle roterende moleculen. . .” “Welnee”, onderbreekt Carlo. “Het is gewoon het effect dat een magneet heeft op de warmtegeleiding van niet-magnetische gassen. Zo heb je het mij ook uitgelegd toen ik een jaar of tien was.”
Jan: “Precies. Niemand verwachtte dat stikstof, dat niet magnetisch is, dat effect zou vertonen.”

In gebieden van de natuurkunde waar veel ontdekkingen zijn gedaan en de meeste witte plekken al zijn ingevuld, wordt volstaan met de computer. Niet voor niets was het eerste dat de oude Beenakker ontglipte toen de jonge Beenakker ter sprake kwam: “Mijn zoon? Die zit de hele dag achter een computer.” Carlo Beenakker: “We kunnen als theoretici nu handig met computers overweg en dat is iets waar veel behoefte aan is. Het is een onmisbaar hulpmiddel bij het opstellen van rechtvaardigingen en bij het beter begrijpen van details.”

Zijn vader erkent dat de computer de fysicus soms uitkomst biedt. “Als je de eigenschappen van gassen bij bepaalde temperaturen wilt weten, dan kun je die net zo goed door de computer laten uitrekenen, daar weten we inmiddels zo veel van.” Hij kijkt zijn zoon aan en zegt: “Maar of we daar nou iets nieuws mee vinden, is iets heel anders.”