Stel je haalt achten en negens op school, maar je docenten raden je af om natuurkunde te gaan studeren. ‘Te veel wiskunde’, zegt de leraar (‘voor een meisje’, hoor je er achteraan). Wat doe je? Melissa van Beekveld legde het advies naast zich neer en studeerde af in de hoge-energie fysica. Nu onderzoekt ze donkere materie. Lekker veel berekeningen.

‘Weet je het wel zeker?’ vroeg haar wiskundedocent toen Melissa van Beekveld aankondigde dat ze natuurkunde wilde gaan studeren. ‘Er komt heel veel wiskunde aan te pas hoor’, voegde hij eraan toe. En dat terwijl Van Beekveld, die opgroeide in Oss, op school mooie cijfers haalde voor haar bètavakken.

Ook in huiselijke kring werd ze niet aangemoedigd. ‘Het zit ‘m in subtiele opmerkingen als “zou je niet iets kiezen dat meer met mensen te maken heeft?” Opmerkingen waarin de aanname verscholen zit dat vrouwen niet helemaal geschikt zijn om een natuurkundestudie op te pakken.’ Van Beekveld (25) vertelt het vanachter haar bureau, op de tweede verdieping van het Huygensgebouw, waar ze werkt aan haar promotieonderzoek. ‘In mijn omgeving heeft niemand mij verteld dat het prima is om natuurkunde te doen als vrouw.’

Mooie cijfers

Melissa van Beekveld deed het toch. Ze begon met natuur- en sterrenkunde en studeerde af in de hoge-energiefysica. ‘Als klein kind vond ik sterrenkunde fascinerend, maar gaandeweg mijn studie heb ik ontdekt dat hoge-energie fysica nog interessanter is, omdat het nog dichter staat bij de vraag waarom wij op aarde zijn. De deeltjesfysica begint bij het begin, bij de allerkleinste deeltjes, bij de vraag waarom het heelal eruit ziet zoals het eruit ziet.’ Ze rondde haar bachelor in drie jaar af met mooie cijfers.
Voor haar afstudeerscriptie over donkere materie ontving ze de Shell Afstudeerprijs voor Natuurkunde van de Koninklijke Hollandsche Maatschappij der Wetenschappen. Haar conclusie was dan ook gedurfd: donkere materie (de niet zichtbare materie tussen de sterren) bestaat, als je maar beter kijkt dan de fysici nu doen.

Nu is Van Beekveld alweer twee jaar bezig met haar promotieonderzoek. Nog altijd zoekt ze naar donkere materie, een heilige graal van de deeltjesfysici. Ze vertelt over de Amerikaanse astronome Vera Rubin die natuurkundigen zestig jaar geleden al op het spoor van donkere materie heeft gezet. Rubin maakte honderden observaties van sterrenstelsels en concludeerde dat de snelheid waarmee ze draaien zo hoog is dat ze eigenlijk uit de bocht zouden moeten vliegen. Tenzij ze om een niet waarneembaar centrum draaien dat de ronddraaiende sterrenstelsels bij elkaar houdt: donkere materie.

‘We weten niet hoe het eruit ziet maar ook niet waar we het moeten zoeken.’

Wat donkere materie is, Van Beekveld en haar vakgenoten hebben eigenlijk geen idee. Dat maakt het lastig zoeken. ‘Bij het Higgsdeeltje wisten we niet zeker of het wel bestond, maar wel waar we moesten zoeken. Bij donkere materie is het nog iets complexer. We weten niet hoe het eruit ziet maar ook niet waar we het moeten zoeken.’

Wat Van Beekveld daarom doet is dat waar haar wiskundedocent voor waarschuwde: heel veel berekeningen maken. Ze rekent het bestaande theoretisch model – een beschrijving van de krachten tussen atomen, elektronen en andere deeltjes – nog eens door. Zo hoopt ze achter een hiaat te komen, iets wat fysici tot nu toe over het hoofd hebben gezien. ‘Op basis daarvan kun je dan een preciezere voorspelling doen voor wat we in experimenten kunnen gaan zien. Zoals die in de deeltjesversneller op CERN (Europees lab voor deeltjesonderzoek in Zwitserland, red.). Als donkere materie bestaat uit een nieuw deeltje, zoals ikzelf en ook veel vakgenoten denken, dan zou je die met een deeltjesversneller moeten kunnen zien.’

Sleutels

Van Beekveld lacht als haar wordt gevraagd of ze concreter kan zijn. Dat is nu juist het probleem. ‘Het is alsof je de sleutels van je vriend in een groot huis moet zoeken. Je weet niet precies hoe de sleutels eruit zien en je weet ook niet waar je vriend de sleutels heeft verloren. Dan is het belangrijk om er eerst achter te komen welke plekken je kunt overslaan zodat je weet in welke richting je moet zoeken.’ In haar zoektocht zijn de huissleutels de donkere materie en het huis is het theoretisch model. ‘Waar we weten “hier klopt ons model gewoon”, hoeven we niet te zoeken. Als we die plekken kunnen afkruisen dan houden we aan het eind automatisch een zoekgebied over waar we wél naar moeten kijken.’

Dat zal niet van vandaag op morgen zijn. ‘Tien jaar geleden zeiden wetenschappers al dat ze over tien jaar het antwoord wel zouden vinden, dus ik durf geen voorspelling te doen. Ik hoop wel dat ik het nog mag meemaken tijdens mijn carrière als deeltjesfysicus.’

Ze is nog een keer terug gegaan naar haar middelbare school, om voorlichting te geven over haar studie. Want sinds ze is afgestudeerd probeert ze met voorlichtingsactiviteiten speciaal meisjes aan te moedigen. ‘Ik merk heel vaak dat meisjes zelf al zeggen ‘Ik kan dit niet’ en vervolgens stoppen ze er niet eens energie in. In hun hoofd hebben ze al besloten dat ze het niet kunnen. Zo jammer.’

Dit is deel zes in de Vox-serie Baanbrekers, over gepassioneerde onderzoekers.