Zijn afscheidscollege aan de Vrije Universiteit was gepland voor deze week vrijdag 29 mei, maar dat is zelfs in deze coronatijd niet iets dat je online wil doen. En dus is Nikhef-onderzoeker Piet Mulders vanaf 1 juni hoogleraar theoretische deeltjesfysica af zonder fysiek vertrek.
De emeritus geeft begin juli nog wel twee college’s voor de ouderenacademie HOVO Amsterdam. ‘Misschien komt dat later nog wel eens terug in een echt afscheidsverhaal’, zegt hij vanuit zijn zonnige werkkamer in Ede.
De strekking is namelijk hetzelfde: de ongekende veelzijdigheid van het Standaardmodel van de deeltjesfysica. Na een halve eeuw in het vak, ongeveer even lang als deze deeltjestheorie uit de jaren zeventig bestaat, kan hij zich daar namelijk nog steeds over verbazen.
Piet Mulders werd in 1953 geboren in Venray, Noord-Limburg. Hij doorliep er het gymnasium en had daar grote interesse voor wiskunde en scheikunde. En ’s nachts keek hij als jongen geïntrigeerd naar de pikdonkere sterrenhemel, steeds vaster besloten om later astronoom te worden.
Althans dat dacht hij, maar het leek toen dat ‘met sterren geen droog brood te verdienen was’. Zijn scheikundeleraar overtuigde hem ervan dat de natuurkunde hem veel beter zou liggen. Mulders: ‘Maar mijn lot werd pas echt bezegeld door een aantal artikelen in het tijdschrift Natuur en Techniek, over de quarks. Dat was een heel actueel onderwerp toen, en ik was meteen verkocht. Dat wilde ik begrijpen. En het heeft me nooit meer losgelaten.’
Die artikelen waren geschreven door hoogleraar natuurkunde Van der Walle van de Radboud Universiteit in Nijmegen, de universiteit die voor studenten uit de regio Limburg sowieso het meest voor de hand lag in die tijd. ‘En van begin af aan heb ik mijn vakken ingericht op de theoretische deeltjesfysica. Daar studeerde ik in af, daar promoveerde ik in. Zelfs die interesse in de sterke wisselwerking, de quarks, is er altijd ingebleven.’
Geen interesse in de experimentele natuurkunde?
‘Och, weet je, de practicumproeven in de experimentele deeltjesfysica kwamen toen nog veel neer op het analyseren van deeltjessporen op bellenvatfoto’s. Het was niet dat het analyseren van sporen me niet lukte, maar ik had veel meer interesse in de vraag wat die sporen eigenlijk betekenden.’
Dat is eigenlijk al behoorlijk in de lijn van de huidige theoriegroep van Nikhef, die theoretisch sterk is maar steeds de relatie met de experimenten probeert te houden.
‘Dat zou je zelfs een beetje de Nijmeegse school kunnen noemen, en er zijn niet toevallig nogal wat collega’s en oud-collega’s op Nikhef uit Nijmegen afkomstig. Bert Schellekens. Jos Vermaseren, Eric Laenen. Allemaal theoretici met interesse in de fenomenologie: de meetbare natuurkunde en waar die vandaan komt.’
Na zijn promotie bij Johan de Swart in 1980 in Nijmegen vertrok Mulders naar de VS voor een baan als theoreticus bij Los Alamos National Laboratory. Na de kernwapenontwikkeling in en na de Tweede Wereldoorlog ontwikkelde dat lab zich tot een van de toonaangevende National Labs met een aantal heel sterke afdelingen voor fundamenteel theoretisch onderzoek. ‘Maar ik herinner me wel dat bij sommige gangen controleposten stonden. Personen zonder clearance zoals ik kwamen daar gewoon niet binnen.’
Na nog eens twee jaar als post-doc bij MIT in Cambridge/Boston keert hij in 1984 terug naar Europa. CERN biedt hem in Genève een fellowship aan, maar dan blijkt ook de theoriegroep Nikhef een positie te hebben. Hij kiest toch voor Amsterdam, ook omdat zijn vrouw het in Nederland gemakkelijker heeft om aan een baan te komen.
Het is het begin van een lange carrière op Nikhef, dat toentertijd als instituut nog opgedeeld was in een deel kernfysica (K) en een deel deeltjesfysica (H). Als hij in 1998 voltijds hoogleraar wordt aan de Vrije Universiteit Amsterdam, wordt de VU zijn reguliere werkplek. Maar door de bescheiden omvang daar van de theorie-activiteiten in de deeltjesfysica wordt vanaf 2012 Nikhef weer zijn reguliere werkplek, net zoals dat het geval was voor zijn VU collega-experimentatoren. En de quantumchromodynamica, de QCD-theorie van de quarks en gluonen waaruit materiedeeltjes zijn opgebouwd, blijft zijn hoofdthema.
In 2012 haalt hij in Europa een prestigieuze Advanced ERC-grant binnen voor een onderzoeksprogramma op het gebied van QCD-fenomenologie. Tegelijk geniet Mulders er van om ook voor jongerejaars studenten college te geven, zoals eerstejaarscollege’s mechanica en tweedejaars quantummechanica, naast ook jarenlang quantumveldentheorie voor Master studenten. Het moment dat goeie studenten een vak als quantummechanica beginnen te doorzien, zegt hij, dat blijft onbetaalbaar.
Mulders: ‘Terugkijkend kwamen de doorbraken in de jaren negentig. Toen publiceerden we een aantal artikelen die je gerust klassiekers mag noemen. Die zijn fors geciteerd. Er is zelfs een functie die mijn naam en die van mijn promovendus draagt: de Boer-Mulders functie, die beschrijft hoe quarks in het proton gepolariseerd kunnen zijn, terwijl het proton niet gepolariseerd is. Daar is ook behoorlijk wat aan gemeten, met interessante uitkomsten. Geen nul, zoals de verwachting was, maar een klein getal.’
Dat moet toch een klein feestje zijn voor een theoreticus, een functie met je naam die bij nameten verraadt dat er iets bijzonders aan de hand is.
‘Dat is natuurlijk leuk. Maar het was tegelijk ook maar een klein ding. De gemeten waardes betekenden geen nieuwe fysica buiten het Standaardmodel. Alles valt binnen het model, als je je maar de veelzijdigheid van het model realiseert.’
Dat lijkt wel een beetje het lot van de hele deeltjesfysica van de laatste decennia: alle metingen met versnellers bevestigen het Standaardmodel maar geven ook niks nieuws.
‘Dat is waar en ook best wel een probleem. In de experimenten vinden we nergens grote afwijkingen van wat je met het Standaardmodel verwacht. Het model is ongelofelijk goed en veelzijdig, dat wilde ik ook zeggen in mijn afscheidscollege. Tegelijk betekent dat niet dat het verhaal af is. Er zijn overduidelijke vragen. Als theoreticus moet je geduld hebben. Kleine stapjes zijn al heel wat in dit vak.’
Incrementele vooruitgang?
‘Als we ons realiseren wat we vijftig jaar geleden allemaal niet wisten, is het verschil toch ongelofelijk. Op de middelbare school leerde ik al van het bestaan van quarks maar het aantal quarks, hun familiestructuur en de gluonen die voor de binding zorgen waren onbekend. Neutrino’s waren al aangetoond maar hun massa’s waren onbekend evenals hun oscillatiegedrag dat in staat bleek om het toenmalige probleem van het tekort aan neutrino’s van de Zon te verklaren. Toen ik de middelbare school afrondde was het raamwerk van het standaardmodel bekend inclusief de theorie voor de wisselwerkingen tussen quarks en gluonen.’
Maar het Standaardmodel houdt al een halve eeuw stand.
‘Ik durf te beweren dat 50 jaar geleden iedereen verwachtte dat het Standaardmodel zou worden vervangen door een overkoepelende theorie, een ‘grand unified theory’. Bij voorkeur een supersymmetrische theorie die ook in staat zou zijn om de deeltjes en velden met de structuur van ruimte en tijd in overeenstemming te brengen. Dus inclusief een theorie voor de zwaartekracht en het begrijpen van ons heelal. Dit blijkt echter nog een open einde. Al zijn er natuurlijk wel fundamentele fenomenen gerelateerd aan ruimte en tijd experimenteel aangetoond, bijvoorbeeld gravitatiegolven en zwarte gaten.’
Is het probleem misschien ook dat de buitenwacht te veel verwacht?
‘Ik vind van wel. Ik stoor me soms aan de manier waarop alles maar een persbericht moet hebben met veel grote woorden. Geen wonder dat mensen dan gaan denken: dat hebben we nu al zo vaak gehoord.’
Of de vraag stellen of we na het higgsdeeltje nou nog steeds niet klaar zijn.
‘O, maar die vraag is best te begrijpen. De ontdekking van het higgsdeeltje en de processen waarin het opduikt bevestigt de rol van massa hierin. Maar dat verlegt ook de vraag. Eerst had je de verschillende massa’s van de deeltjes. Nu zijn het de verschillende koppelingen met het higgsveld. Maar het blijven parameters die gegeven zijn en niet begrepen.’
De vraag waaróm is nog steeds niet beantwoord.
‘De hoop van de theorie is natuurlijk dat we uiteindelijk één concept, zeg maar één formule, hebben waar we alles in de natuurkunde uit kunnen afleiden. Die hoop levert heel veel inzichten en vooruitgang op. Maar dan nog zal uiteindelijk de vraag zijn waarom het juist die formule is en niet een andere.’
Dat zijn bijna filosofische kwesties.
‘Het aardige van publiekslezingen zoals ik wel voor de HOVO geef is dat je merkt hoe graag buitenstaanders zulke filosofische zaken willen bespreken. Waarom de dingen zo in elkaar zitten. Ik ben daar eerlijk gezegd altijd een beetje terughoudend in. Ik ben een natuurkundige. Ik wil om te beginnen weten hóe de dingen in elkaar zitten. Voor filosofische kwesties, zeg ik dan zo aardig mogelijk, kun je misschien beter bij een filosoof te rade gaan.’
(Interview Martijn van Calmthout)
