Laboratorium voor Kernfysica

De Tweede Wereldoorlog bracht een doorbraak in de kernfysica. Belgische onderzoekers sprongen op de trein van het kernonderzoek dankzij een krediet dat Union Minière in 1947 aan elk van de vier Belgische universiteiten schonk. In Gent gaf het aanleiding tot de prestigieuze Francqui Leerstoel voor de Franse kernfysicus André Berthelot (1912-1986) in 1949. Hij doceerde cursussen en bouwde samen met Franse en Belgische medewerkers een labo voor kernfysica dat hij overliet aan de jonge Julien Verhaeghe. Die zou het Natuurkundig Laboratorium van zijn legendarische voorganger Jules Verschaffelt (1870-1955) verder doorheen de ommezwaai naar de kernfysica loodsen. Na zijn emeritaat werd het labo gesplitst in het Laboratorium voor Kernfysica (1974-1992) onder leiding van Achiel Deruytter en het Laboratorium voor Magnetisme onder leiding van Godfried Robbrecht. Anno 2017 sorteert de nucleaire fysica onder de vakgroep Fysica en Sterrenkunde.

LINACS

De kernfysica heeft als onderzoeksobject ‘de aard van de materie’ ofwel het gedrag van atomen (atoomfysica) of subatomaire deeltjes (deeltjesfysica). Onder leiding van Verhaeghe bouwde het Gentse laboratorium al in 1953 haar eigen lineaire accelerator (LINAC 1) of deeltjesversneller die elektronen op zeer hoge snelheid brengt en doet botsen met atomen op een trefplaat. De energie die bij de botsing vrijkomt vormt gammastralen die kunnen gebruikt worden om zeer kleine deeltjes zoals microben, zichtbaar te maken.

Naar aanleiding van de verhuis naar de Proeftuinstraat in 1965 kocht het Laboratorium een nieuwe LINAC met een vermogen van 90 MeV (miljoen ElektronenVolt) en in 1984 werd daar een LINAC 3 toegevoegd, een ‘high duty factor’ 14 MeV. De deeltjesversnellers in Gent waren ‘lage energie-installaties’. In tegenstelling tot de cirkelvormige accelerators van het CERN, is de energie die werd opgewekt al bij al beperkt. De twee LINAC’s stonden in een grote hal opgesteld en waren omringd door via twee kranen verplaatsbare betonblokken die het personeel moesten beschermen tegen straling. De bediening van de versnellers gebeurde vanuit een aparte controlekamer die vanaf 1983 computergestuurd werd. De straling opgewekt door de deeltjesversneller werd via vier ‘bundels’ verdeeld naar de omliggende kamers waar ze elk voor een ander type onderzoek of toepassing gebruikt werden.

Labo voor Kernfysica

Aanvankelijk hield het Labo voor Kernfysica van Verhaeghe en zijn opvolger De Ruytter zich bezig met fundamenteel onderzoek, ‘Pure Science’, naar de aard en het gedrag van atoomkernen. Maar sinds die beginjaren is de kennis over de deeltjesfysica zodanig vooruitgegaan dat de Gentse installatie niet langer volstond om nieuwe inzichten toe te voegen. De historische traditie vertaalde zich wel in een theoretische onderzoeksgroep ‘Theoretical Nuclear Physics and Statistical Physics’.
Een tweede onderzoekslijn uit de begintijd van het INW was die van de photonucleaire reacties, bijvoorbeeld de splitsing van isotopen. Uit deze groep vloeide de onderzoeksgroep voor deeltjesfysica voort, anno 2017 de kern van de vakgroep Fysica en Sterrenkunde die voor haar experimentele opstellingen beroep doet op de infrastructuur van Mol en het CERN in Genève.

Dosimetrie

Het laatste onderzoeksdomein dat beroep deed op de LINACS, was dat van de dosimetrie, de geneeskundige tak die zich bezig houdt met stralingstherapie. Het principe is dat materialen via bestraling betere eigenschappen krijgen: zo zijn er gels die de geneesmiddelen geleidelijk afgeven, kunnen kunstoogbollen worden gesteriliseerd, maar ook computerchips, onkruid en voedsel kunnen bestraald worden. De groep dosimetrie verbonden aan het Labo voor Kernfysica was niet groot. Ze creëerde wel de radonkaart van België met daarop de radonstraling, een natuurlijke radioactiviteit van de lucht. De groep paste jarenlang een succesvolle behandeling toe tegen botkanker: terwijl de patiënt op de operatietafel in het UZ wachtte, werd een botfragment bestraald en daarna weer ingeplant. Sinds 1968 beschikt ook het UZ een state of the art ingerichte Kliniek voor Radiotherapie en Kerngeneeskunde aan het Instituut voor Gezwelziekten. De infrastructuur wordt gebruikt voor klinisch onderzoek van de patiënten maar ook wetenschappelijke onderzoek met isotopen of radioactieve merkers. De groep Dosimetrie heeft tot in de jaren 2010 en als laatste gebruikt gemaakt van de LINAC 3.

Labo voor Magnetisme

Het kleinere Labo Robbrecht tot slot onderzocht de wisselwerking van stoffen met straling, de spectroscopie. Maar net als de positronannihilatie is het een uitdeemsterende discipline in Gent. De internationale tendens is er een van consolidatie en schaalvergroting waardoor universiteiten selectiever zijn in de uitbouw van onderzoeksgroepen.

CERN

Eind jaren 1980 drogen de fondsen voor nucleair onderzoek op onder invloed van de economische crisis en het slechte daglicht waarin alles wat nucleair is, wordt geplaatst. Maar ook door de regionalisering van de onderwijs- en wetenschapsbevoegdheid en een focus op nieuwe wetenschappelijke speerpunten van de Vlaamse overheid. De expertise die de Belgische onderzoekers opgebouwd hebben in de kernfysica, kan niets veranderen aan het feit dat geen enkel land alleen in staat is om de gigantische toestellen te bouwen nodig om verdere stappen in het onderzoek te zetten. Europese samenwerking in de kernfysica en deeltjesfysica wordt geconcretiseerd in de oprichting in 1952 van het Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire (CERN) dat zich vestigt in Genève. De informaticus en Gentse alumnus Robert Cailliau zal er vanaf 1974 werken aan het computercontrolesysteem van de accelerator en samen met Tim Berners-Lee het ‘World Wide Web’ bedenken. De onderzoekers van de vakgroep Fysica en Astronomie kunnen voor bepaalde experimenten beroep doen op de infrastructuur van het CERN. Vakgroepvoorzitter Dirk Ryckbosch is als eerste UGent’er sinds 2017 de Belgische wetenschappelijk afgevaardigde in het CERN-Council.

De LINACS zijn anno 2017 niet langer operationeel en staan ontmanteld in de hal klaar voor afvoer als radioactief afval. De ingenieursgroep die de LINACS gebouwd heeft en operationeel hield, is geëvolueerd naar het interdisciplinaire Centre for X-ray Tomography (UGCT). De X-stralen die het nodig heeft voor haar onderzoek hoeft het anno 2017 niet meer zelf op te wekken, maar kan het anno 2017 kopen in de vorm van buisjes.

Fien Danniau
Vakgroep Geschiedenis
18 mei 2017
 

Hoe verwijs je naar dit artikel?
Danniau, Fien. “Laboratorium voor Kernfysica.” UGentMemorie. Laatst gewijzigd 12.10.2017.

Bronnen en literatuur

Interview met Dirk Ryckbosch, 22.05.2017, Campus Proeftuinstraat UGent.

The Linear Electron Accelerator. Gent: RUG. Natuurkundig laboratorium Verschaffelt, 1973.

“Doortastende X-stralen. Een bezoek aan de lineaire deeltjesversneller van de RUG.” Schamper 370 (1999) 12-13. (steentijd.schamper.be/files/pdf/370.pdf)

Linters, Adriaan. “In den beginne waren er ertsen. België als centrum van nucleair onderzoek en techniek.” Erfgoed van Industrie en Techniek 19 (2010, 2+3) 83-94. Themanummer nucleair erfgoed.

Marage, Pierre. “De kernfysica en de deeltjesfysica.” In Geschiedenis van de wetenschappen in België. 1815-2000, uitgegeven door Robert Halleux e.a. Brussel: Dexia, 2001. 85-108.

Mondelaers, Willy. “The Ghent State University Linear Accelerator Facilities.” Physicalia Magazine 8 (1986) 273-283.
Van Vaerenbergh, Maurice. “De nieuwe Kliniek voor Radiotherapie en Kerngeneeskunde.” De Brug 11 (1968, 4) 302-305.