Lessen in kosmische straling

In de hoek van het natuurkundelokaal staat de ‘geheime kast’. Daarbinnen gebeurt het allemaal. Slot en grendel; brandwerende deuren. Docente Anneke de Leeuw heeft de sleutel. ‘Stel je er niet al te veel van voor,’ waarschuwt ze. Inderdaad. Een pc, twee oscillatoren met zenuwachtige bibberlijntjes, een digitale klok die aangestuurd wordt door een GPS-ontvanger, en een ‘magisch kastje’ waarop af en toe wat lichtjes knipperen. ‘Dat kastje gaat nog een keer vervangen worden door een exemplaar waarop je precies kunt zien wat er nu echt gebeurt,’ zegt De Leeuw verontschuldigend.

Het St. Michaël College in Zaanstad is een van de dertig middelbare scholen in Nederland die deelnemen aan HiSPARC – een scholierenproject voor het waarnemen van kosmische straling. Twee maanden geleden kreeg HiSPARC in Parijs de Europese Altran Foundation Award 2004 uitgereikt vanwege ‘het actief betrekken van docenten en scholieren bij wetenschappelijk onderzoek’. ‘We waren hogelijk verbaasd dat we de enige winnaar waren,’ aldus projectleider Bob van Eijk van het Nederlands Instituut voor Kern- en Hoge-Energie Fysica (NIKHEF).

HiSPARC staat voor ‘High School Project on Astrophysics Research with Cosmics’. Als het project bijdraagt aan de ontraadseling van kosmische straling is dat mooi meegenomen, maar het belangrijkste doel is het promoten van exacte vakken in het middelbaar onderwijs. ‘Wij willen leerlingen op een heel directe manier betrekken bij wetenschap,’ zegt Van Eijk. ‘Zelf apparatuur bouwen, verantwoordelijk zijn voor de metingen, ontdekken dat wetenschappers ook niet alles weten.’

Voor de leerlingen van natuurkundedocente De Leeuw lijkt het te werken. ‘Je hebt wel het gevoel dat het nuttiger is omdat je met echte wetenschap bezig bent,’ zegt Jordin Kee (18). ‘En omdat het echt iets nieuws is, is het ook spannender.’ Jordin is deze zomer geslaagd voor zijn VWO-examen, en gaat medische informatiekunde studeren in Amsterdam. Zijn even oude klasgenoot Martin Kruiver, die werktuigbouwkunde gaat doen in Delft, had wel eens van kosmische straling gehoord, ‘maar ik had vroeger geen idee wat het precies inhield.’

De energierijke deeltjes uit de kosmos, waarvan de herkomst nog steeds onzeker is, komen op grote hoogte in botsing met atomen en moleculen in de dampkring. Daarbij ontstaat een hele regen van secundaire deeltjes – een kosmische ‘douche’ die vele vierkante kilometers kan beslaan. Met gevoelige detectoren op het schooldak worden die secundaire deeltjes geregistreerd. Metingen vanaf drie verschillende plaatsen maken het mogelijk de energie en de herkomstrichting van de kosmische straling te achterhalen.

‘Wij hebben twee scintillators op het dak staan, die samen één detector vormen,’ vertelt De Leeuw. ‘Via internet worden de metingen continu verzameld bij het NIKHEF voor verdere analyse.’ Hoewel ze zelf kernfysica studeerde, was ze aanvankelijk skeptisch over het project. ‘Maar het is leuker geworden dan ik had gedacht, al kan er misschien nog veel meer mee gedaan worden.’ Zo is het de bedoeling dat leerlingen veel meer betrokken gaan worden bij de uitwerking van de meetgegevens.

Floor Terra (16) en Stefan Stoop (17) gaan nu naar 6 VWO, en maken samen een profielwerkstuk Natuur & Techniek over HiSPARC. ‘Ik heb nog geen idee wat we precies gaan doen,’ zegt Floor, ‘maar we gaan in elk geval uitgebreider met de metingen aan de slag.’ Dat is maar goed ook, want de scholierenparticipatie komt tot nu toe niet echt goed uit de verf. ‘Het werk aan de detectoren viel me nogal tegen,’ zegt Jordin. ‘De elektronica was al helemaal voorbereid, dus we hebben nooit gesoldeerd, en dat is toch het leukste.’ Zelfs het plaatsen van de detectoren op het dak werd door iemand anders gedaan.

Het idee voor HiSPARC werd een paar jaar geleden door natuurkundige Charles Timmermans van de Katholieke Universiteit Nijmegen naar Nederland gehaald. Inmiddels zijn er clusters van deelnemende scholen in Nijmegen, Amsterdam, Utrecht, Leiden en Groningen. Projectleider Bob van Eijk verwacht de komende jaren een forse uitbreiding, misschien zelfs wel over de grens. ‘Ik hoop binnen een jaar een solide organisatie op poten te kunnen zetten, zodat we de scholen professionele begeleiding kunnen geven,’ zegt hij.

De Altran-prijs is daarbij onmisbaar. Hij bestaat uit adviserende, technische en financiële ondersteuning voor een periode van een jaar ter waarde van een miljoen euro. Een klein deel daarvan, zestienduizend euro, krijgt HiSPACR contant in handen. Het is de bedoeling om daarmee geïnteresseerde docenten één dag per week vrij te stellen van onderwijsverplichtingen, zodat ze meer tijd kunnen besteden aan het project.

Van Eijk geeft toe dat het een ‘hele uitdaging’ is om het prijzengeld binnen één jaar zinnig te spenderen. ‘Als eigenwijze wetenschapper denk je al snel: geef die één miljoen maar gewoon hier; wij weten zelf het beste wat we ermee willen doen.’ Maar inmiddels zijn de consultants van de Altran Foundation for Innovation al bezig om de wensen en knelpunten van het project in kaart te brengen. Zo wordt onder andere de elektronica van de detectoren opnieuw ontworpen, waardoor de scintillators in serieproductie gemaakt kunnen worden.

Ondertussen melden zich steeds meer scholen aan voor HiSPARC (er is zelfs een wachtlijst), en wordt in Nijmegen gewerkt aan een echte wetenschappelijke publicatie van de eerste meetresultaten, in het Nederlands Tijdschrift voor Natuurkunde, met de betreffende leerlingen als mede-auteurs. Daar komt bij dat er naar aanleiding van de prijsuitreiking ‘meer deuren zijn opengegaan,’ aldus Van Eijk. Zo heeft HiSPARC veertigduizend euro overheidssteun gekregen in het kader van het Deltaplan Bèta en Techniek.

Blijft natuurlijk de vraag of HiSPARC echt meer bètastudenten oplevert. Van Eijk meldt trots dat de natuurkunde-instroom in Nijmegen is toegenomen sinds HiSPARC daar een paar jaar geleden begon, maar hij geeft toe dat nog uitgezocht moet worden hoe je zo’n effect betrouwbaar kunt meten. Didacticus Jos Beishuizen van de Vrije Universiteit Amsterdam gaat daar komend jaar mee aan de slag.

Jordin, Martin, Floor en Stefan zouden ook zónder HiSPARC wel de bètakant gekozen hebben. Jordin: ‘Als leerling baseer je je bij je studiekeuze heus niet op zo’n project.’ Sterker: elk jaar kunnen er maar een paar leerlingen per school aan deelnemen, en vaak zijn dat degenen die toch al belangstelling hebben voor wetenschap en techniek. Aan de andere kant, meldt docente Anneke de Leeuw trots: op het St. Michaël College zijn de exacte profielen tweemaal zo populair als het landelijk gemiddelde. Jammer alleen dat het percentage meisjes even laag blijft als altijd.

Dit artikel is eerder verschenen in de Volkskrant