Je leest:

Koning van de elektronen

Koning van de elektronen

Auteur: | 1 oktober 2001

In 1936 kreeg de Nederlander Peter Debye de Nobelprijs voor scheikunde. In het bijzonder ‘voor de bijdragen die hij geleverd heeft tot onze kennis van de molecuulstructuur door zijn onderzoekingen over de elektrische momenten van de moleculen en over de buiging van röntgenstralen en elektronenstralen door gassen’

Debye werd daarmee de opvolger van Van ‘t Hoff als Nederlandse Nobelprijswinnaar. Echter, in tegenstelling tot Van ’t Hoff, die bijna twintig jaar hoogleraar in Amsterdam was, speelde het wetenschappelijke leven van Debye zich vrijwel geheel in het buitenland af. Debye werd in 1884 in Maastricht geboren als Petrus Josephus Wilhelmus Debije (pas later gebruikte hij de spelling ’Debye’). Hij voelde zich zijn hele leven Maastrichtenaar en sprak met plezier het plaatselijke dialect. Na de HBS in zijn geboorteplaats ging Debye elektrotechniek aan de technische universiteit in het nabijgelegen Aken studeren. De jonge, later beroemde, Arnold Sommerfeld was een van zijn leermeesters en wekte Debyes belangstelling voor de theoretische natuurkunde. Toen Sommerfeld in 1906 als hoogleraar naar München vertrok, volgde Debye hem als assistent en promoveerde bij hem in 1908.

Peter Debye in de jaren 1920-1925. Bron: Archief Natuur & Techniek

Max Planck Institut

Tot 1940 doorliep Debye een typisch Duitse carrière, slechts onderbroken door hoogleraarschappen in Utrecht en Zürich. Achtereenvolgens was hij privaatdocent in München, hoogleraar aan de universiteit van Zürich (opvolger van Einstein), na Utrecht ging hij naar Göttingen en vijf jaar later werd hij benoemd tot hoogleraar in de theoretische natuurkunde aan de ETH in Zürich, waar hij acht jaar verbleef. In 1927 ging hij naar Leipzig (de meest lucratieve hoogleraarpost in Duitsland), om tenslotte in 1935 directeur te worden van het Kaiser Wilhelm Institut für Physik te Berlijn en tevens hoogleraar aan de universiteit aldaar. Daarmee had Debye de hoogste wetenschappelijke positie in Duitsland. Het instituut doopte hij om tot Max Planck Institut.

Het Kaiser Wilhelm Institut in Berlijn, dat Debye omdoopte tot Max Planck Institut. Bron: Archief Natuur & Techniek

Veelzijdig en briljant

Tot 1939 bleef Debye in Berlijn werkzaam. Op het nazi-verzoek om Duitser te worden ging hij niet in. Via Nederland ging hij naar Amerika, gaf colleges aan de Cornell University en werd daar in 1940 hoogleraar scheikunde, tot zijn emeritaat in 1952. Hij bleef wetenschappelijk actief tot zijn overlijden in 1966.

Wie zijn carrière overziet, komt tot de conclusie dat Peter Debye een veelzijdig en briljant onderzoeker was, die op tal van gebieden van de natuur- en scheikunde fundamentele bijdragen leverde en zowel theoreticus als experimentator was. Hij drukte een sterk stempel op de natuurwetenschappen in de periode 1910-1966.

Debye leefde in een tijd dat men geleerd had met elektronen te experimenteren en het inwendige van het atoom te ontsluiten. De röntgen- en radioactieve straling waren ontdekt. Beide bleken door materie te kunnen gaan en waren aldus geschikt om zowel de ordening als de bouw van atomen op te kunnen helderen.

Kwantumtheorie

In 1913 verscheen een artikel van de Deen Niels Bohr over het waterstofatoom en het spectrum ervan. In de daarop volgende jaren werd steeds dieper doorgedrongen in het atoom, vooral door de studie van de atoomspectra. De kwantumtheorie werd een sleutel tot het begrijpen van de structuur van het atoom en de krachten die de materie samenbinden. Door zijn theoretisch en experimenteel onderzoek wist Debye hier verhelderende bijdragen te geven.

Dat lukte mede dankzij zijn wiskundige begaafdheid, hoewel wiskunde voor hem nooit meer was dan een gereedschap. Voorop stond steeds het begrijpen van de fysica en chemie, waarbij het vinden van een eenvoudig model zijn kracht was. Grote bekendheid verwierf hij met zijn theorie van de soortelijke warmte van vaste stoffen bij lage temperaturen (1912) en zijn onderzoek naar het verband tussen de diëlektrische eigenschappen en de molecuulstructuur. In 1929 vatte hij een en ander samen in het boek Polar Molecules, dat een grote invloed uitoefende op het denken van fysici en chemici, die zich bezig hielden met moleculen.

Twee verschillende pagina’s uit de college-aantekeningen die Debye in Aken maakte, laten ons zien dat hij nauwgezet werkte met oog voor detail. Bron: Archief Natuur & Techniek

Wisselwerking

Ook kreeg hij een interesse voor problemen op het grensvlak van natuur- en scheikunde. In 1923 ontwikkelde hij met zijn leerling Erich Hückel zijn theorie over de invloed van de elektrische wisselwerking van ionen op het gedrag van sterke elektrolyten. Onafhankelijk van de Amerikaan William Francis Giauque – die daarvoor in 1949 de Nobelprijs voor natuurkunde zou krijgen – formuleerde Debye rond die tijd het beginsel van de methode om zeer lage temperaturen te krijgen door zogenoemde adiabatische ontmagnetisatie.

Door zijn werk loopt als een rode draad de opvatting dat het gedrag van materie, zowel fysisch als chemisch, op de ruimtelijke verdeling van de elektronen berust en op de daarvan afhankelijke wisselwerkingen. De onderzoeksmethode die hij toepaste, veranderde met de verdieping van zijn kennis, maar hij wist steeds aanschouwelijke modellen te gebruiken. Ook leidde zijn onderzoek over de wisselwerking tussen straling en materie tot methoden om de structuur van atomen en moleculen te ontrafelen.

Literatuur

M. Davies, Peter Joseph Wilhelm Debye (1884-1966), in Biographical Memoirs of Fellows of the Royal Society 16 (1970), pp. 175-224.

Zie ook:

Dijken
KNAW

Dit artikel is afkomstig uit het boek Chemie achter de dijken, een gezamenlijke uitgave van de Koninklijke Nederlandse Akademie van Wetenschappen (KNAW) en de Koninklijke Nederlandse Chemische Vereniging (KNCV). Het werd in 2001 uitgegeven ter herdenking van het feit dat de Nederlander Jacobus Henricus Van ‘t Hoff honderd jaar eerder in 1901 de allereerste Nobelprijs voor de scheikunde won. Chemie achter de dijken belicht Nederlandse uitvindingen en ontdekkingen op chemisch gebied sinds 1901. In zo’n zeventig bijdragen (voor het overgrote deel opgenomen in Kennislink) wordt de betekenis van de Nederlandse chemie duidelijk voor ontwikkelingen op het gebied van de gezondheidszorg (bijvoorbeeld de kunstnier), de voedingsmiddelenindustrie (onder andere zoetstoffen), de kledingindustrie (bijvoorbeeld ademende regenkleding) of de elektronica (zoals herschrijfbare CD’s).

Dit artikel is een publicatie van KNAW/KNCV.
© KNAW/KNCV, alle rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 01 oktober 2001

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.