Elektriciteit is in het dagelijks leven niet veel meer dan een stopcontact in de muur. Op school leerde je wat er in dat stopcontact zat: een spanningsverschil. In een elektrische stroomkring gaat de stroom van min naar plus (en niet van plus naar min, zoals in de volksmond bestorven ligt). Wat er eigenlijk stroomt, zijn negatief geladen elektronen, die door hun stroming de gloeidraad in een lamp zo heet maken, dat die gaat gloeien.
Zoiets eenvoudigs als een stroomdraadje, daar valt nog best veel níét aan te weten. Elektronen bijvoorbeeld, die hebben een negatieve lading. Vandaar dat ze van de negatieve pool naar de positieve stromen. Maar wat als je nu deeltjes met een positieve lading in de stroomdraad brengt? Wat, als je een waterstofatoom in de draad stopt en er dan spanning op zet?
Die vraag is het twistpunt van een controverse van meer dan veertig jaar oud binnen de theoretische natuurkunde. Met enige boerenslimheid zou je kunnen zeggen dat als negatieve deeltjes van min naar plus bewegen, positieve deeltjes van plus naar min gaan. Lodders vakgenoot, de Fransman Jacques Friedel kwam in 1962 echter op iets anders. Hij dacht dat positieve deeltjes ondanks hun lading ook van min naar plus zouden gaan. Friedel meende dat de atomen in een metaal, als het erop aankomt, elektrisch neutraal zijn. Ze voelen de elektrische spanning niet direct. Wat ze wel voelen, is een stroom elektronen. Die duwt hen voort. Net als een zeilboot zouden atomen dus door deze windkracht vooruit worden geblazen. De kwestie draaide dus om de vraag: is een positief deeltje in een elektrisch veld neutraal of niet?
Vakgenoten meenden van niet, maar Friedel bleef voet bij stuk houden. In landgenoot Philippe Nozières vond hij een medestander. Lodder had zich nooit met het probleem beziggehouden, tot hij zich er in 1988 voor de aardigheid eens over boog. “Ik kreeg hetzelfde antwoord als Friedel, hoewel die tegen die tijd al was afgedaan als eigenwijs. Het was zo’n punt niet, als Friedel een of ander onbelangrijk fysicusje was geweest. Maar die man had naam gemaakt! Zo’n antwoord van een gerenommeerde wetenschapper dat ingaat tegen de consensus … wat doe je daarmee?”
Adri Lodder Foto: René den Engelsman / AVC VU
Publiceren, toch. Een storm van protest volgde, waarbij de emoties hoog opliepen. Lodder slaagde er evenwel in om in de discussie een tussenoplossing te vinden: Friedels theorie zou alleen opgaan bij extreem lage temperaturen, en anders hadden de opponenten gelijk. Voor zichzelf was hij er nog niet helemaal uit, maar het suste de discussie toen wel, hoewel het de tegenstelling niet wegnam. Pas vorig jaar kreeg de nieuwsgierigheid de overhand. “Een controverse, die kun je toch niet laten voortbestaan? Juist in de theoretische natuurkunde. Het is het vakgebied dat het dichtst tegen de wiskunde aan ligt. Je begint met een formule, en twee mensen krijgen bij een afleiding twee verschillende antwoorden. Dat kan niet. In de wiskunde is een formule uniek. Er staat echt een isgelijkteken, dus dan zou het geen kwestie van interpretatie moeten zijn.” Bovendien vond Lodder het weinig sierlijk dat een eenling als onserieus werd bestempeld, alleen omdat hij een afwijkende mening had van de consensus.
Voor Lodder vormde het vraagstuk een fraaie uitdaging. In de theoretische natuurkunde proberen wetenschappers uit de onderlinge samenhang tussen natuurkundige grootheden formules af te leiden en daardoor voorspellingen te doen over hoe hun object van studie zich onder bepaalde omstandigheden gedraagt. Dat klinkt allemaal abstract, maar het vak brengt grote theorieën voort, en dito namen. Denk maar aan Isaac Newton en Albert Einstein. En E=mc2 kent iedereen. Het voordeel van theoretische natuurkunde boven wiskunde is voor Lodder dat resultaten van een afleiding toetsbaar zijn aan de werkelijkheid. “Als zo’n afleiding dan blijkt te kloppen, is dat uiterst bevredigend”, vindt hij.
Metingen aan stroomdraden met waterstof erin bleken echter erg moeilijk. Geen enkele theorie kon erdoor worden bevestigd noch ontkracht. Na een jaar rekenen en afleiden meent Lodder de denkfout van Friedel gevonden te hebben. Positieve atomen in een draadje gedragen zich toch niet neutraal, zo heeft Lodder nu afgeleid. Dacht Friedel dat de elektrische kracht op zo’n positief atoom door omliggende elektronen zou worden geneutraliseerd, Lodder meent dat die elektronen daar in de gegeven omstandigheden helemaal niet toe in staat zijn en een positief atoom zich dus als positief atoom blijft gedragen. Daardoor blijft de consensus gehandhaafd. “Ik voelde me bevrijd. Ik kan nu beter bevatten wat er fysisch gebeurt. En ik kan ook weerleggen wat Friedel zegt, ook al heeft hij een goed verhaal.”
Lodder presenteerde zijn resultaten deze zomer op een congres in de Poolse stad Krakau, maar voor hem heeft het verhaal pas een goed einde, wanneer hij Friedel en Nozières zou kunnen overtuigen. “Ik ben met ze in gesprek gegaan. Het zou zonde zijn als een controverse wordt beslecht doordat een van de partijen uitsterft. Friedel en Nozières zijn allebei al op leeftijd. We zijn er nog niet uit, maar ik heb goede hoop.”