Magnetisme en de trambaan

Een wonderbaarlijke truc.

En wat bezielt de aarde om over tienduizenden kilometers een kompasnaald in één en de juiste richting te zetten? Als de fysici onder ons een eerlijke stap terugzetten, dan is er toch eigenlijk niemand die werkelijk een magnetisch veld kan bevatten? Natuurlijk, de Maxwell-vergelijkingen beschrijven met oneindige nauwkeurigheid het magnetisch veld, maar een werkende formule is nog wel wat anders dan begrip tot op het bot.

Ik zette mijn eerste stappen in het aardmagnetisme aan het begin van mijn studie. Onder de verse eerstejaarsstudenten werd een introductieblaadje verspreid. Veel stond er niet in. Een rondleiding door de universiteit, een ‘even voorstellen’ van studievereniging en redactieleden, en een artikeltje van Willem Frederik Hermans (zelf wist hij hier niets van, de uit te keren royalty’s bleven in de bierpot van de redactie hangen). Zijn artikel beschreef het geologisch instituut in Groningen, door mij en mijn jaargenoten ook wel Het Kasteel genoemd. En een kasteel was het, met duistere gangen en geheimzinnige afgesloten torenkamertjes. Wij waren de laatsten die daar nog college volgden. Daarna werd het gebouw verkocht aan een cateraar.

In de woorden van Hermans was het kasteel opgetrokken uit steen, glas, koper en andere niet-magnetische materialen. De hoogleraar die het liet bouwen was namelijk van plan het aardmagnetisme te onderzoeken en het gebruik van ijzer was daarom uit den boze. De lampen werkten in die tijd gelukkig nog op gas, dus van elektrische stoorstromen was geen onheil te verwachten. Toen het gebouw bijna af was legde de gemeente een trambaan over de Westersingel en de hoop van de hoogleraar ging in rook op. De bovenleiding van de trambaan veroorzaakte een dusdanig magnetisch veld dat met de verfijnde meetapparatuur geen zinnige magnetisch-veldmeting meer te verrichten was.

Iedereen die wel eens een fietsdynamo uit elkaar gesloopt heeft weet dat je met een elektrische stroom niet alleen een magnetisch veld maakt, maar dat je omgekeerd met magneten ook weer een stroom kan maken. Is het dan ook zo dat een magnetisch veld bijvoorbeeld de elektronenbundel in een elektronenmicroscoop of een e-beam-schrijver verstoort? Ja, dat is zo. Zozeer zelfs dat het nog maar de vraag is of de gewenste atomaire resolutie van de elektronenmicroscoop gehaald kan worden met een trambaan om de hoek, en of je met een e-beam-schrijver nog een behoorlijke computerchip kan schrijven is ook al twijfelachtig.

De commissie die in Delft de magnetische effecten van de trambaan onderzocht kwam, niet overdreven gehinderd door kennis van wat er in een natuurkundelaboratorium gebeurt, tot de conclusie dat het gebruik van computerschermen in het natuurkundegebouw nog wel mogelijk moest zijn. Naar het zich laat aanzien wordt een zinnig gebruik van verfijnde analyseapparatuur echter problematisch. Met de hoogleraar uit het verhaal van Hermans liep het slecht af. Het is te hopen dat de gedupeerde Delftse onderzoekers een beter lot treft.

Jan-Dirk Kamminga is fellow aan het Netherlands Institute for Metals research. Hij onderzoekt oppervlakteharding van staal bij de afdeling technische materiaalwetenschappen.

Magnetisme heeft voor mij altijd iets magisch gehad. Neem een ijzeren staaf, richt hem op het noorden, geef hem een paar stevige klappen met een hamer en hij is ineens magnetisch geworden. Een wonderbaarlijke truc.

En wat bezielt de aarde om over tienduizenden kilometers een kompasnaald in één en de juiste richting te zetten? Als de fysici onder ons een eerlijke stap terugzetten, dan is er toch eigenlijk niemand die werkelijk een magnetisch veld kan bevatten? Natuurlijk, de Maxwell-vergelijkingen beschrijven met oneindige nauwkeurigheid het magnetisch veld, maar een werkende formule is nog wel wat anders dan begrip tot op het bot.

Ik zette mijn eerste stappen in het aardmagnetisme aan het begin van mijn studie. Onder de verse eerstejaarsstudenten werd een introductieblaadje verspreid. Veel stond er niet in. Een rondleiding door de universiteit, een ‘even voorstellen’ van studievereniging en redactieleden, en een artikeltje van Willem Frederik Hermans (zelf wist hij hier niets van, de uit te keren royalty’s bleven in de bierpot van de redactie hangen). Zijn artikel beschreef het geologisch instituut in Groningen, door mij en mijn jaargenoten ook wel Het Kasteel genoemd. En een kasteel was het, met duistere gangen en geheimzinnige afgesloten torenkamertjes. Wij waren de laatsten die daar nog college volgden. Daarna werd het gebouw verkocht aan een cateraar.

In de woorden van Hermans was het kasteel opgetrokken uit steen, glas, koper en andere niet-magnetische materialen. De hoogleraar die het liet bouwen was namelijk van plan het aardmagnetisme te onderzoeken en het gebruik van ijzer was daarom uit den boze. De lampen werkten in die tijd gelukkig nog op gas, dus van elektrische stoorstromen was geen onheil te verwachten. Toen het gebouw bijna af was legde de gemeente een trambaan over de Westersingel en de hoop van de hoogleraar ging in rook op. De bovenleiding van de trambaan veroorzaakte een dusdanig magnetisch veld dat met de verfijnde meetapparatuur geen zinnige magnetisch-veldmeting meer te verrichten was.

Iedereen die wel eens een fietsdynamo uit elkaar gesloopt heeft weet dat je met een elektrische stroom niet alleen een magnetisch veld maakt, maar dat je omgekeerd met magneten ook weer een stroom kan maken. Is het dan ook zo dat een magnetisch veld bijvoorbeeld de elektronenbundel in een elektronenmicroscoop of een e-beam-schrijver verstoort? Ja, dat is zo. Zozeer zelfs dat het nog maar de vraag is of de gewenste atomaire resolutie van de elektronenmicroscoop gehaald kan worden met een trambaan om de hoek, en of je met een e-beam-schrijver nog een behoorlijke computerchip kan schrijven is ook al twijfelachtig.

De commissie die in Delft de magnetische effecten van de trambaan onderzocht kwam, niet overdreven gehinderd door kennis van wat er in een natuurkundelaboratorium gebeurt, tot de conclusie dat het gebruik van computerschermen in het natuurkundegebouw nog wel mogelijk moest zijn. Naar het zich laat aanzien wordt een zinnig gebruik van verfijnde analyseapparatuur echter problematisch. Met de hoogleraar uit het verhaal van Hermans liep het slecht af. Het is te hopen dat de gedupeerde Delftse onderzoekers een beter lot treft.

Jan-Dirk Kamminga is fellow aan het Netherlands Institute for Metals research. Hij onderzoekt oppervlakteharding van staal bij de afdeling technische materiaalwetenschappen.