MACHT-tig

We leven in een onvoorstelbaar groot universum, dat is opgebouwd uit onvoorstelbaar kleine deeltjes. De wetenschap richt zich op het hele grote, het hele kleine en alles wat daar tussen ligt. In de opstelling MACHT^tig kom je onderzoekers tegen die op al die verschillende schalen werken.

De kleinste schaal is 10^-14, dat is 0,00000000000001 meter. De grootste schaal is 10²³, oftewel 100000000000000000000000 meter. En allebei hebben ze te maken met de kosmos: de schaal van de Melkweg en die van de deeltjes die als ‘kosmische straling’ vanuit het heelal onze dampkring binnenvliegen.

Heel klein
Subatomaire deeltjes kun je niet zomaar zien. Er zijn tal van detectoren ontwikkeld om dit soort deeltjes te zien. Maar de kosmische straling die de atmosfeer binnendringt botst vrijwel direct op deeltjes in de atmosfeer. Dat levert een spectaculaire ‘douche’ van secundaire deeltjes op. Het Pierre Auger observatorium is speciaal gebouwd om via dit waar te nemen. Het is mogelijk om op basis van de secundaire deeltjes uitspraken te doen over het ‘primaire’ deeltje dat onze dampkring binnendrong. Wetenschappers willen vooral weten waar de zeer hoogenergetische deeltjes vandaan komen. Onder meer onderzoekers van KVI-CART werken hier aan mee.

Ook telescopen (van optische tot radiotelescopen) vangen deeltjes uit de ruimte op, vaak fotonen die ook piepklein zijn. LOFAR, de telescoop die vanuit het Drentse Borger uitwaaiert over Nederland en Europa, is er een van. Groningse sterrenkundigen zijn betrokken bij dit soort waarnemingen, maar ook bij de bouw van nieuwe telescopen.

Klein
De schaal van 10^-9 (nanometer) en iets groter is die van de moleculen. Moleculaire motoren zijn een speerpunt in het onderzoek van de RUG. Maar ook kleine blaasjes (micellen) waarmee medicijnen door het lichaam zijn te transporteren (10^-8) zijn heel klein. En die blaasjes zijn weer te voorzien van een porie die zo is ontworpen dat hij precies op de juiste plek open gaat.

Moleculen kunnen ook heel groot zijn. Het fotosynthesecomplex dat zonlicht omzet in de chemische ‘brandstof’ ATP is zo’n megamolecuul, met grote antennes om fotonen op te vangen. Theoretisch natuurkundigen proberen te begrijpen hoe dit werkt.

De menselijke maat
Bijna zichtbaar is de wereld van virussen, bacteriën en cellen. Een goede microscoop is vaak al voldoende om daar een goed beeld van te krijgen. Micro-organismen en cellen zijn belangrijk in onderzoek naar gezondheid, maar ze zijn ook te gebruiken voor de productie van nuttige biologische stoffen, zoals grondstoffen of geneesmiddelen.

Het zit niet in de opstelling MACHT^tig, maar ook de menselijke maat op ‘meterschaal’ is natuurlijk belangrijk. Niet alleen waar het onderzoek aan materialen van deze maat betreft, maar ook als het gaat om de onderzoekers. Faculty of Science and Engineering liep voorop binnen de RUG in loopbaanbeleid voor wetenschappers, en introduceerde de ‘tenure track’ aanstelling waarmee onderzoekers die voldoen aan heldere criteria verzekerd zijn van een vaste aanstelling en de mogelijkheid door te groeien tot hoogleraar. Daarnaast maakte de faculteit werk van de achterstandspositie van vrouwen in de wetenschap via Rosalind Franklin Fellowships. Die zijn speciaal bedoeld om vrouwen aan te trekken. Beide initiatieven zijn inmiddels door de RUG overgenomen.

Groot
Misschien ken je de radiotelescopen van Dwingeloo en Westerbork wel. Grote schotels die op alle punten van de hemel zijn te richten. Maar Drenthe herbergt nog een telescoop: LOFAR. Deze telescoop valt minder op, hij bestaat uit tientallen velden met antennes. Een deel is sprietig, andere antennes zitten verwerkt in blokken. De velden waaieren uit vanuit Borger, de meeste in een straal van pakweg honderd kilometer, maar andere staan in Zweden, Engeland, Duitsland of Frankrijk.

LOFAR vangt straling op uit alle hoeken van de hemel. Richten gebeurt door speciale software, die het signaal uit één bron opvist en de rest weggooit. De signalen gaan vervolgens naar een supercomputer bij het Centrum voor Informatietechnologie (CIT) van de RUG, waar ze verder worden verwerkt en opgeslagen. RUG-onderzoekers waren betrokken bij de bouw van LOFAR en doen er ook onderzoek mee.

Ook groot is de schaal waarop trekvogelexperts werken. RUG-biologen houden zich bezig met tal van trekvogels, zoals de grutto of de kanoet. Die laatste vogel vliegt vanuit Mauritanië via de Waddenzee naar Groenland of Siberië. En de Groningse biologen volgen ze, om te zien hoe de omgeving de levens van deze vogels vormt. Trekvogelecoloog Theunis Piersma ontving er in 2014 de Spinozapremie voor, de belangrijkste wetenschappelijke prijs in Nederland.

Grootst
Trekvogels vliegen de halve aarde rond, maar broeikasgassen verspreiden zich door onze hele atmosfeer. Bij het Centrum voor Isotopen Onderzoek (CIO) houden ze in de gaten hoe koolstof in de atmosfeer terechtkomt uit fossiele brandstoffen en uit de gewone ademhaling van het leven, en waar die koolstof dan blijft.

Maar de aarde is niet de grootste schaal voor onderzoek. Sterrenkundigen gaan nog verder. De eerste hoogleraar sterrenkunde aan de RUG, Jacobus Kapteyn (1851-1922), maakte een van de eerste kaarten van de Melkweg. Daar deed hij zijn hele carrière over, de kaart verscheen in 1921 – en was toen al snel achterhaald. Maar zijn opvolgers doen deels nog hetzelfde werk. Zij hoeven niet eindeloos achter een telescoop sterposities te bepalen, maar gebruiken satellieten, waarvan de nieuwste zelfs een miljard sterren in kaart kan brengen.

Overigens stopt het onderzoek niet bij onze Melkweg: theoretisch natuurkundigen en sterrenkundigen proberen ook te achterhalen hoe ons heelal precies in elkaar zit, hoe het is ontstaan en wat er mee gaat gebeuren. De grenzen van het weten liggen overal!

Colofon
Met bijzondere dank aan dr. Else Starkenburg, dr. Inga Kamp, prof. Harro Meijer, drs. Jos Hooijmeijer, prof. dr. Edwin Valentijn, Marten van Sanden, dr. Ronald van Elburg, prof. dr. Roberta Croce, PhD Jan Willem de Vries, dr. Marcelo Masman, prof. dr. Wesley Browne en Maaijke Mevius. Met dank ook aan het Reality Center van het Centrum voor Informatie Technologie (CIT) en My Facilities.

Neem contact op met iemand van Science LinX indien je hier ook genoemd zou moeten worden.

Auteur
René Fransen