Trots op Kernenergie

In Memoriam Martin (Tini) Veltman 1931 – 2021

“Ga jij vanavond nog naar huis?” Het is koffietijd en ik kom Tini tegen in het cafetaria van CERN, het deeltjeslab in Genève. “Ja! Wat denk je? Taxi bestellen? Nee, het is niet zo druk vandaag. We nemen de bus”. Net als bij bijna alle internationale organisaties zijn er elke vrijdagmiddag behoorlijk wat mensen die de week in Genève hebben doorgebracht maar in het weekend naar huis gaan. Om die mensen naar het vliegveld te brengen vertrekt er vanaf 5 uur ‘s middags elk half uur een busje van het hoofdgebouw richting vliegveld. Soms zit het vol, als er een belangrijke vergadering is geweest of een conferentie. Dan loop je het risico op de volgende te moeten wachten en je vliegtuig te missen. In zo’n geval kun je ook een CERN-taxi  bestellen om je naar het vliegveld te brengen. Tini kan daar eenvoudig om vragen. Ik ook wel, maar ik moet wat meer moeite doen – Nobelprijswinnaars hebben toch een streepje voor.

In de jaren 2005 tot 2010 ben ik weer in dienst van het CERN en permanent in Genève. Ik ga bijna iedere week naar huis, naar Nederland. Tini is eigenlijk al met pensioen maar is er ook heel vaak en het komt regelmatig voor dat we samen op vrijdagmiddag terugreizen naar Nederland, hij naar Bilthoven en ik naar Hilversum. Het is altijd leuk om met hem te praten en we zitten nooit om gespreksstof verlegen.

Tini Veltman en John Bell at CERN

Tini verdient een “in memoriam” op deze website omdat hij een grote bijdrage heeft geleverd aan de theorie die het bèta-verval van atoomkernen beschrijft, het verval dat de meeste hitte genereert in een kernreactor. Bèta-verval was natuurlijk al bekend vanaf het begin van de vorige eeuw maar het werd pas echt begrepen toen Pauli in 1930 liet zien dat er nog een deeltje moest zijn om het proces te verklaren: het neutrino, wat uiteindelijk in 1956 ook werd gemeten. De theorie kreeg een extra “boost” toen Lee en Yang veronderstelden dat pariteit (spiegeling) niet behouden was in bèta-verval en mevrouw Wu dat ook liet zien met haar geniale meting aan Cobalt-60. Lee en Yang kregen een Nobelprijs in 1957 en mevrouw Wu niet. Nog één van die gemiste Nobelprijzen voor een vrouw, waar we ons voor zouden moeten schamen. Feynman had inmiddels Maxwell’s theorie herschreven voor elementaire deeltjes, de Quantum-Electro-Dynamica (QED). Het idee bestond dat de electromagnetische kracht en de zwakke kernkracht, zoals bèta-verval ook wel wordt genoemd, met eenzelfde theorie beschreven zouden moeten kunnen worden als manifestaties van één en hetzelfde onderliggende model. Dat lukte Weinberg, Salam en Glashow: zij formuleerden de “electro-weak theory”. Het foton was daarin de drager van de electromagnetische kracht en een boson zou de drager van de zwakke interactie moeten zijn. Omdat in bèta-verval de lading verandert moeten er 2 geladen bosonen zijn, een negatief geladen boson voor als een neutron in een proton overgaat en een positief voor het omgekeerde. De theorie voorspelde ook nog een derde ongeladen boson dat echter in het klassieke bèta-verval niet werd waargenomen. Het was een geweldig succes voor de theorie dat in 1973 de z.g. “neutral current” werd gemeten met het Gargamelle bellenvat gevuld met vloeibaar waterstof en blootgesteld aan de neutrinobundel van CERN.

Met deze ontdekking groeide het vertrouwen in de electro-weak theorie maar een probleem was dat je er niets mee kon uitrekenen. Uiteindelijk moet een theorie geverifieerd worden door meting van de energieën van deeltjes en werkzame doorsnedes, de grootheden die je meet in de elementaire-deeltjes experimenten. Deze grootheden bereken je in theorie door middel van z.g. Feynman-diagrammen, plaatjes die de processen voorstellen maar die uiteindelijk staan voor integraalvergelijkingen. Een massa of de energie van een deeltje berekenen betekent in de praktijk het oplossen van honderden, soms duizenden integralen. Maar uit een hoop van deze berekeningen kwam de waarde oneindig: de integralen divergeerden. Het genie van Tini Veltman en Gerard ‘t Hooft was nodig om dit probleem op te lossen. Zij gebruikten een techniek die re-normalisatie heet. We hebben het hierbij niet over gewone berekeningen maar over zeer complexe operaties in een niet-abelse ijktheorie. Met hun uitvinding werd het mogelijk om numerieke voorspellingen te doen in de “electro-weak” theorie. Groot was dan ook de voldoening toen de twee geladen W-bosonen en het ongeladen Z-boson werden gemeten in de UA1 en UA2 detectoren aan de proton-antiproton collider op CERN in 1983. Ik heb zelf het genoegen gehad aan het UA1 experiment mee te werken.

De dagelijkse praktijk was dat Tini al heel vroeg in z’n carrière een computerprogramma had geschreven dat Feynmandiagrammen kon genereren en uitrekenen. Hij noemde zijn programma met opzet “Schoonschip” omdat hij wist dat z’n buitenlandse collega’s dit nooit fatsoenlijk zouden kunnen uitspreken. Op CERN had hij een medewerker, Hugo Strubbe, die zich vooral bezig hield met de technieken en algoritmes van het programma en die permanent probeerde  het sneller te maken, want de berekeningen duurden heel erg lang. Maar Tini is altijd de knutselaar gebleven die zelfs heeft gewerkt aan het in elkaar solderen van een massief parallelle computer m.b.v. losse componenten, lang voordat de computerindustrie dit idee ook kreeg. Hij was een super-theoreticus maar wel één die dingen wilde kunnen uitrekenen. Daarom bleef hij heel dicht bij de experimentatoren staan. Hij nam actief deel in de zeer technische discussies over de metingen van het top-quark dat naar vermeend op CERN was ontdekt lang voordat het op Fermilab werd gemeten. De mensen die erbij waren denken met plezier terug aan de “levendige” discussie die hij toen had met Carlo Rubbia die (achteraf foutief) beweerde het top-quark toen al te hebben gemeten.

Tini had minder gevoel bij de vrij exotische theorieën waarin wordt gezocht naar verdere unificatie van alle krachten in de natuur. Over snaar-theorieën pleegde hij z’n collega’s op de kast te jagen door te zeggen dat theorieën die je niet experimenteel kunt verifiëren thuis horen in de theologie en niet in de fysica. Ik heb dat altijd een verhelderende gedachte gevonden. Tini kreeg de Nobelprijs samen met Gerard in 1999. Hij overleed begin dit jaar in zijn huis in Bilthoven op 89 jarige leeftijd.

Kors Bos

 

 

In de pers
Thema's

Veiligheid