Nobelprijs voor koud gas Extreem lage temperatuur leidde tot bruisende ideeën NOBELPRIJS NATUURKUNDE NOBELPRIJS SCHEIKUNDE

Van onze wetenschapsredactie AMSTERDAM - De Amerikanen Bill Phillips (48), Steven Chu (49) en de Fransman Claude Cohen-Tannoudji (64) hebben gisteren de Nobelprijs voor de natuurkunde gewonnen. Ze slaagden er midden jaren tachtig in om met laserlicht atomen af te remmen en vast te houden. Op die manier koelden ze het gas dat door de atomen werd gevormd, tot een paar miljoenste graden boven het absolute nulpunt - meer dan 273 graden Celsius onder nul.

“Fantastisch, hier ben ik ongelofelijk blij mee. Het zal het vak goed doen”, reageert de Amsterdamse hoogleraar Joop Walraven. Het vak, de atoom- en molecuulfysica, leek twintig jaar geleden op sterven na dood. Iedereen groef steeds dieper, in steeds kleinere details. Echt iets nieuws kwam er niet meer uit.

Tot de laser zijn intrede deed. “Het vak begon meteen te bruisen van ideeën”, aldus Walraven. “Einstein had begin deze eeuw laten zien dat je met licht atomen kunt manipuleren, met de laser kwam dat binnen handbereik.”

Niet dat het een makkelijke klus was. Lichtdeeltjes moesten de relatief zware atomen afremmen. Het is alsof je een bowlingbal tot staan probeert te brengen door er pingpongballetjes tegenaan te gooien. En dan ook nog in heel korte tijd: binnen één duizendste seconde moet het atoom door middel van 40 000 botsingen met lichtdeeltjes stilstaan, anders is het alweer uit het zicht verdwenen.

Chu klaarde, samen met Phillips en Cohen-Tannoudji, deze klus. De extreem lage temperaturen die de nieuwe techniek mogelijk maakte, openden tal van terreinen voor de atoom- en molecuulfysici. Eén daarvan is de atoomklok. De koude klok bleek al snel honderd keer zo nauwkeurig als zijn warmere soortgenoten en zou in de vijftien miljard jaar dat het heelal bestaat, hooguit enkele seconden hebben afgeweken.

Eén van de andere toepassingen van de optische koeling is de Bose-Einstein-condensatie, een exotisch verschijnsel dat bij deze lagere temperaturen optreedt en dat vorig jaar door een Amerikaanse groep werd aangetoond. Deze groep heette in de wandelgangen de gedoodverfde winnaar van de Nobelprijs te zijn, maar Walraven vindt het zeer terecht dat de prijs naar de optische koeling is gegaan. “Die ontdekking heeft het vak nieuwe impulsen gegeven. Dat is voor mij hét criterium voor de prijs. Of de Bose-Einstein-condensatie daaraan voldoet, zal nog moeten blijken.”

In zijn enthousiasme weet Walraven toch één minpuntje voor de keuze van het Nobelcomité: “Eigenlijk had de Rus Letokhov de prijs ook moeten krijgen. Hij heeft in het begin veel ideeën geleverd. Maar ja, in Rusland hebben ze de technologie niet, dus aan het praktische werk heeft hij niet kunnen bijdragen.”

Paul Boyer (79) uit Los Angeles, John Walker (56) van Cambridge en Jens Skou (79) uit Aarhus krijgen hun Nobelprijs voor de scheikunde voor hun werk aan ATP (adenosine trifosfaat), de energiecentrale van een lichaamscel. Het Nobelcomité heeft een beetje buiten zijn eigen vijver zitten vissen, want echt chemisch is het werk van de winnaars niet te noemen - ATP komt niet voor in het Prisma-lexicon van de scheikunde, wél in dat van de biologie.

Niettemin heeft ATP al een aantal Nobelprijzen op zijn conto staan. Niet voor de Duitser Karl Lohmann die het in 1929 ontdekte; wel, in 1957, voor Alexander Todd uit Engeland die de stof synthetiseerde, en ook, in 1953, voor Fritz Lipmann die aantoonde dat ATP voor het energietransport in de cel zorgt. In 1978 werd Peter Mitchell onderscheiden voor zijn theorie over de wijze waarop ATP de energie binnenhaalt.

ATP is een eiwit met drie fosfaatgroepen. Enzymen kunnen één of twee van die groepen loskoppelen. Daarbij komt energie vrij die het lichaam kan gebruiken. Is het lichaam in rust, dan zorgen andere enzymen ervoor dat adenosine zijn fosfaatgroepen weer terugkrijgt: de batterij is weer opgeladen.

Boyer en Walker delen nu de helft van de prijs van 1997 omdat ze hebben ontrafeld hoe ATP de energie opslaat en afgeeft, en welke enzymen daarbij een rol spelen. Boyer stelde de theorie op in de jaren vijftig, Walker bevestigde hem dertig jaar later. Skou krijgt de andere helft voor zijn ontdekking van het enzym dat het energietransport door de celwanden regelt; hij publiceerde daar in 1957 voor het eerst over.

“Het is niet direct een ontdekking met enige praktische toepassing”, lichtte Lars Ernster van de Zweedse academie toe. “Maar, net als bij een auto, als we het willen repareren, zullen we eerst moeten weten hoe het werkt.”

De winnaars van de Nobelprijzen voor natuur- en scheikunde zijn traditioneel de laatste die bekend worden gemaakt. Op 10 december, de sterfdag van Alfred Nobel, zullen alle prijzen worden uitgereikt. Aan de Nobelprijs is een geldbedrag van ongeveer twee miljoen gulden verbonden.

Meer over

Wilt u iets delen met Trouw?

Tip hier onze journalisten

Op alle verhalen van Trouw rust uiteraard copyright.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright@trouw.nl.
© 2021 DPG Media B.V. - alle rechten voorbehouden