Het lab in het Huygensgebouw waar onderzoekers moleculen op elkaar laten botsen, heeft opnieuw een Science-publicatie op zijn naam. Daarmee is het raadsel van de botsende moleculen verder ontrafeld.

‘We zijn wel in staat om voertuigen op Mars te zetten, maar als twee moleculen met elkaar botsen, begrijpen we nog maar nauwelijks wat er gebeurt’. Fysicus Sjoerd Vogels (28) legt uit hoe razend ingewikkeld een botsing tussen moleculen in elkaar zit. Theoretici hebben er allerlei ideeën over, maar niemand is tot nu toe in staat geweest om zo’n botsing tot in detail te testen.

Het lab waar Vogels werkt, dat van molecuul- en laserfysicus Bas van de Meerakker, onder in het Huygensgebouw, is hard bezig het geheim van de botsende moleculen te ontrafelen. En met succes. Vrijdag kon de afdeling de derde Science-publicatie in vier jaar vieren. Eerste auteurs zijn Vogels en Jolijn Onvlee (26) die in het artikel laten zien welke kronkels moleculen maken als ze elkaar bij bepaalde lage temperaturen ontmoeten. En ook: hoe ze daarna van richting veranderen.

Uniek
Het lab heet Cold and Controlled Collisions lab (letterlijk: koude en gecontroleerde botsingenlab) en er werken een universitair hoofddocent, vijf promovendi en een postdoc. De combinatie van apparatuur in het lab is uniek in de wereld. Met het ene apparaat kun je de snelheid van de moleculen precies controleren, belangrijk om te weten hoe hard de deeltjes op elkaar botsen. Het andere stelt onderzoekers in staat om de wisselwerking van moleculen haarscherp in beeld te brengen. Vogels: ‘Dankzij die combinatie van technieken kunnen we exact bepalen wat er tijdens en na een botsing gebeurt.’

Biljartballen
Moleculen en atomen botsen niet altijd zoals bijvoorbeeld biljartballen dat doen. Soms draaien ze even om elkaar heen, ook dat noemt de fysicus een botsing, om zich daarna van elkaar te verwijderen. Tenminste, dat veronderstellen theoretisch fysici al tientallen jaren. In welke richting de deeltjes bewegen nadat ze om elkaar heen hebben gedraaid, was nog nooit bewezen. Vogels en Onvlee lukte het wel, door de snelheid van de botsing tussen een molecuul en een atoom heel laag en gecontroleerd te houden. Onvlee: ‘We zien dat de deeltjes dan opeens heel anders reageren.’

Collega’s in het buitenland reageren positief verrast dat de Nijmeegse groep nu voor het eerst heeft kunnen meten hoe de moleculen bij lage temperaturen bewegen en van richting veranderen. Daarbij hebben de onderzoekers met de afdeling Theoretische Chemie ook gezorgd voor de theoretische onderbouwing. / Martine Zuidweg