• Wie de f*** was Zernike?

    Onze grootste wetenschapper

    De Zernikeborg, het Zernikeplein, de Zernikelaan: op het Zernikecomplex in het noorden van de stad slaat de naam Zernike je om de oren. Maar wie Zernike was? ‘Een wetenschapper of zo?’Door Renée Moezelaar / Video door Beppie van der Sluis
    in het kort

    Iedere student in Groningen kent het Zernikecomplex. Maar wie was de man naar wie het is vernoemd? Dat weet vrijwel niemand.

    Frederik Zernike (roepnaam Frits) was de enige Nobelprijswinnaar van de RUG. Hij kreeg die in 1953 voor de uitvinding van de fasecontrastmicroscoop – waarmee onderzoekers voor het eerst levende cellen konden bestuderen. 10 maart is het precies vijftig jaar na zijn dood.

    De sterrenkundige Kapteyn haalde Zernike in 1913 naar Groningen. De natuurkundige was een Einzelgänger die graag in zijn eentje instrumenten in elkaar knutselde.

    In 1930 leidde dat tot de fasecontrastmicroscoop: Zernike bewees hoe licht dat door talloze minieme spleetjes op een plaat valt en wordt weerkaatst, een golfverschil laat zien; fasecontrast.

    Zernike zette de ingeslapen afdeling natuurkunde aan de RUG weer op de kaart. De RUG profiteert in de internationale rankings nog altijd van zijn reputatie.

    Toch is er relatief weinig over hem bekend. Een archief ontbreekt en sinds de verdwijning van Zernikes Nobelmedaille tijdens een tentoonstelling over de beroemde wetenschapper, is de relatie van de RUG met de familie gespannen.

    volledige versie

    Leestijd: 7 minuten (1113 woorden)

    Iedere student in Groningen kent het Zernikecomplex. Maar wie was de man naar wie het is vernoemd? Geen student die je dat kan vertellen.

    Toch is Frederik Zernike (roepnaam Frits) de grootste trots van de RUG. Een briljant natuurkundige, de man die het mogelijk maakte om levende cellen te bestuderen en – niet onbelangrijk – de enige Nobelprijswinnaar die de Groningse universiteit ooit voortbracht. Precies vijftig jaar geleden, op 10 maart 1966, overleed hij.

    Eruit gepikt

    Het was de astronoom Kapteyn – inderdaad, die van de Kapteynborg en de Kapteynlaan, ook al zo’n RUG-coryfee uit vroeger tijden – die de jonge Zernike in 1913 naar Groningen haalde. De sterrenkundige had een fysicus nodig die metingen kon doen aan lichtverstrooiing in zijn model van de Melkweg. Hij zag wel wat in Zernike. Eigenlijk best wel raar, zegt wetenschapshistoricus Klaas van Berkel. ‘Kapteyn had een goed neusje voor talent. Maar waarom hij juist Zernike eruit heeft gepikt is onduidelijk, want die had weinig ervaring met dit onderwerp.’

    Het bleek een gouden zet en na twee jaar als Kapteyns assistent stroomde Zernike door naar een positie als lector mathematische fysica.

    Knutselen

    In 1920 werd Zernike benoemd tot professor theoretische natuurkunde en kon hij zijn eigen gang gaan. ‘Zernike was een theoretisch natuurkundige, maar hij was ook echt een maker’, vertelt Jan Waling Huisman, beheerder van de natuurwetenschappelijke collectie in het universiteitsmuseum. Zernike bouwde dan ook vaak zijn eigen prototypes. Al dit geknutsel zorgde er wel voor dat hij op een gegeven moment ’s avonds het lab niet meer in mocht. ‘Hij schuimde ‘s avonds alle bureaus af om dingen te zoeken die hij in zijn bouwwerk kon gebruiken. Dat vonden zijn collega’s natuurlijk niet zo fijn.’

    Van Berkel herkent het beeld: ‘Zernike zat het liefst in zijn eigen hokje te knutselen.’ Dit maakte hem ook wel een Einzelgänger die niet graag de aandacht trok. Vlak voor de oorlog is hij nog een jaar rector magnificus geweest, maar dit was voor hem meer een verplichting dan een privilege. ‘Het was geen leidersfiguur, het was een pure onderzoeker’, zegt Van Berkel. ‘Maar dit onderzoek deed hij wel op heel veel vlakken, zelfs in de filosofie, en nog goed ook.’

    Fasecontrastmicroscoop

    De fasecontrastmicroscoop is natuurlijk niet het enige dat Zernike in zijn carrière heeft gemaakt. Zo heeft hij samen met Leonard Ornstein de Ornstein-Zernikevergelijking afgeleid. Met deze formule kun je hele precieze fotografische maskers maken. Chipfabrikant ASML gebruikt deze formule nog steeds om hun chips te maken.

    Ook heeft Zernike een nieuw soort galvanometer in elkaar geknutseld. Met dit instrument kon je in die tijd een magneetveld meten, maar het was nog niet nauwkeurig genoeg. Met zijn eigengemaakte koperdraad en veel berekeningen heeft Zernike dit instrument verbeterd.

    Al dit werk wierp in 1930 vruchten af. Zernike bestudeerde de breking van licht toen hem iets opmerkelijks opviel. Hij liet licht op een zogenaamde tralie vallen: een metalen plaat met duizenden spleetjes dicht bij elkaar die licht weerkaatst.

    Dé ontdekking

    Zernike zag dat twee lichtbundels die weerkaatsten een andere fase hadden – de golven waren niet gelijk. Dat principe had enorme mogelijkheden, begreep hij. Je kon transparante cellen zichtbaar maken onder een microscoop: de fasecontrastmicroscoop was geboren. Het verschil in fase zorgt er namelijk voor dat het contrast tussen de cel en de omgeving groter wordt, waardoor details beter te zien zijn.

    Deze ontdekking was de aanleiding voor een revolutie in de biologische wereld. ‘Tot dan toe kon je cellen alleen onder een microscoop zien als je er een kleurstof aan toevoegde’, legt Huisman uit. ‘Maar dat maakte de cellen dood. Levende cellen waren dus nog niet bekeken.’

    Een handig principe dus, maar niet iedereen zag meteen het belang. Toen Zernike in 1932 zijn idee voorlegde aan de Zeissfabriek in Duitsland, was de reactie: als het echt belangrijk was, hadden wij het zelf allang uitgevonden. Toen tijdens de oorlog bleek dat de techniek toch wel nuttig was, is Zeiss er met het patent vandoor gegaan. Huisman: ‘Gelukkig zijn alle patenten die de Duitsers in de oorlog hadden gekregen komen te vervallen, dus toen kreeg Zernike zijn patent terug.’

    Uit de toon

    Het duurde uiteindelijk meer dan twintig jaar voordat Zernike de Nobelprijs ontving. In 1953 mocht hij naar Zweden afreizen om de prijs op te halen. Het was in die tijd niet ongebruikelijk dat het zo lang duurde voor een wetenschapper de prijs kreeg voor zijn werk, maar toch was het voor Zernike erg onverwacht. ‘In die tijd gingen de Nobelprijzen vaak naar meer theoretische onderwerpen, dus dit viel een beetje uit de toon’, vertelt Van Berkel. ‘Maar de ontwikkeling en het succes van de microscoop zelf hebben de prijs waarschijnlijk getriggerd.’

    zernike-vg

    Het winnen van de Nobelprijs had vanzelfsprekend een groot effect op de natuurkundeafdeling van de RUG. Van Berkel: ‘De afdeling lag in die tijd een beetje op zijn gat, want ze hadden niet echt een leider. Zernike heeft daar samen met zijn collega Hendrik Brinkman verandering in gebracht. Hij heeft de afdeling weer aanzien gegeven en Groningen op de kaart gezet.’

    Ook vandaag de dag merken we dit effect nog steeds. Zo houden sommige internationale rankings bij hoeveel Nobelprijzen een universiteit heeft gewonnen. ‘We staan nu vrij hoog in de rankings’, aldus Van Berkel. ‘Wie weet waar we zouden staan zonder Zernike.’ Ook Huisman denkt dat dit Groningen op de kaart heeft gezet, maar hij plaatst er wel een kanttekening bij: ‘Het is wel belangrijk voor een universiteit, maar weet jij nog wie vorig jaar de Nobelprijs voor de natuurkunde heeft gewonnen? Het is wat dat betreft ook vrij vergankelijk.’

    Gestolen medaille

    Waarschijnlijk heeft Zernike nog meer gedaan en meer betekend voor de universiteit, maar helaas is er relatief weinig over hem bekend. ‘We hebben geen duidelijk Zernike-archief, dat maakt het moeilijk om dingen over hem te weten te komen’, zegt Van Berkel. Dit komt ook omdat de relatie tussen de universiteit en de familie niet altijd even goed is geweest. Voor een tentoonstelling over Zernike heeft de universiteit namelijk de Nobelmedaille geleend, maar die is tijdens of na de tentoonstelling verdwenen. ‘Waarschijnlijk is hij gestolen’, vertelt Van Berkel. ‘Dat zorgde ervoor dat de familie niet zo graag meer informatie wilde delen.’

    Als het aan Van Berkel ligt, moeten we nog veel meer uitzoeken over het leven van Zernike en dit ook breed delen: ‘We hebben als universiteit een ereschuld om onze enige Nobelprijswinnaar grondig te leren kennen. We moeten tot actie overgaan om Zernike aan het publiek voor te stellen.’