Natuurkundedocent Willem van Ketel publiceert in ‘Physical Review Letters’. ‘Het zou leuk zijn als meer leraren onderzoek deden.’

Het is al nieuws wanneer een Nederlandse hoogleraar publiceert in een wetenschappelijk topblad. Laat staan een natuurkundeleraar met een hbo-achtergrond. Willem van Ketel, docent aan het Willem de Zwijgercollege in Bussum, kreeg het voor elkaar. Een jaar lang liep hij elke week één vrije dag stage bij prof. Daan Frenkel en postdoc Chinmay Das, van het FOM-instituut voor Atoom- en Molecuulfysica (AMOLF) in Amsterdam. De resultaten van hun onderzoek naar de structuur van amorfe vaste stoffen, zoals glas, zijn zojuist verschenen in Physical Review Letters.

Ideaal gas

Van Ketel had de stage nodig om zijn eerstegraadsbevoegdheid te kunnen halen. Van collega’s hoorde hij dat ze in de vakantie werkten in een bedrijf of ziekenhuis, maar zelf gaf hij de voorkeur aan wat fundamentelers. “Ik wilde iets doen met natuurkunde, waar ik nog geen kennis van had.”

Min of meer bij toeval Frenkels dochters zitten bij hem op school - kwam hij bij het AMOLF terecht. Daar hadden Frenkel en Das een modelsysteem voor de glasfase bedacht dat de moleculen voorstelt als kruisen, opgebouwd uit drie oneindig dunne staafjes. De kruisen gedragen zich als een ideaal gas tot ze tegen elkaar opbotsen. Wat er dan gebeurt moet elke vwo’er kunnen uitrekenen. Om miljarden botsingen te simuleren had Van Ketel uiteraard wel een computer nodig.

De resultaten waren verrassend. Aan de glasfase heeft men nog nooit op moleculair niveau kunnen meten. Wel bestaan er allerlei theoretische beschrijvingen, die elkaar deels tegenspreken. Sommige theorieën berusten op een lokale ordening, die zou ontstaan bij de overgang van vloeistof naar glas. Het computermodel van het AMOLF gaat er juist van uit dat elke orde ontbreekt. Je zou dus verwachten dat de simulaties een heel ander beeld geven dan de theorie. Maar in de praktijk blijkt dat mee te vallen, en dat doet vermoeden dat bepaalde theorieën op de helling moeten. Het bewijst tevens dat ‘gewone’ middelbare-schoolfysica nog altijd voldoende is voor baanbrekend onderzoek.

Profielwerkstuk

Overweegt Van Ketel nu zelf een onderzoekscarrière? “Nee, ik heb echt gekozen voor het onderwijs. Maar het is me goed bevallen om één dag per week onderzoek te doen. Het is een manier om enthousiasme voor je vak te houden. Het zou heel leuk zijn als meer leraren het deden. Het verlaagt de drempel om contacten te krijgen, om bij een bedrijf of instituut naar binnen te mogen kijken.”

En net als Frenkel hoopt hij dat het project de kloof tussen vwo en academisch onderzoek een beetje kleiner zal maken. “Ik heb de leerlingen van 5 vwo al een middagje meegenomen naar het AMOLF. Een aantal denkt er nu over om daar een profielwerkstuk te doen.”