Nobelprijs Verklaard-lezing (19 april 2027)
In het najaar worden in Stockholm de jaarlijkse Nobelprijzen bekendgemaakt. De Koninklijke Maatschappij voor Natuurkunde ‘Diligentia’ speelt graag in op de actualiteit van het wetenschappelijk onderzoek. De laatste lezing van dit seizoen zal worden gewijd aan één van de Nobelprijzen van 2026 op het gebied van de exacte wetenschappen.
De uitgenodigde expert op het betreffende onderzoeksgebied zal in detail – en op begrijpelijke wijze – de achtergrond en reikwijdte van de prijs toelichten.
Gegevens over deze lezing worden rond de jaarwisseling op onze website bekend gemaakt.
Kankercellen bevatten genetische veranderingen in hun DNA die de celdeling en agressiviteit stimuleren, zelfs wanneer ze een gebrek aan voedingsstoffen hebben. Om dit te bereiken, negeren ze een aantal van de normale kwaliteitscontroles die gezonde cellen wel volgen. Hierdoor maken ze meer fouten bij de productie van eiwitten, de essentiële bouwstenen van ons lichaam. We hebben de term “sloppiness” (slordigheid) geïntroduceerd om de neiging van kankercellen om fouten te maken te beschrijven, en we vragen ons nu af of we deze kankerspecifieke eigenschap kunnen inzetten als een nieuwe behandelmethode.
Cryptografie is de onzichtbare beschermlaag voor alles wat we online doen: appen, winkelen, betalen. Die veiligheid is gebaseerd op wiskundige problemen die een gewone computer niet kan oplossen. Maar de kwantumcomputer in ontwikkeling rekent op een fundamenteel andere manier. Juist daardoor kan een grote kwantumcomputer een veelgebruikte versleuteling breken, zodra die er is.
Moleculen zijn een van de meest elementaire bouwstenen van onze natuur, en botsingen tussen moleculen bepalen allerlei processen in, bijvoorbeeld, onze atmosfeer en gaswolken in de interstellaire ruimte. Bij hoge temperaturen gedragen moleculen zich min of meer als massieve biljartballen, en kunnen we botsende moleculen beschrijven met de klassieke mechanica. Maar bij lage temperatuur gedragen moleculen zich opeens heel anders: de wetten van de kwantummechanica gaan dan gelden, die zeggen dat moleculen geen massieve biljartballen maar materiegolven zijn. Hoe lager de temperatuur, hoe meer deze kwantumwereld zich openbaart en botsingsprocessen gaat domineren. Dit leidt tot allerlei spectaculaire botsingsmechanismen die vaak theoretisch al decennia geleden voorspeld zijn, maar nog nooit experimenteel zijn waargenomen. In Nijmegen hebben wij unieke methoden ontwikkeld om moleculaire botsingprocessen bij lage temperatuur (≥ 0.1 Kelvin) te bestuderen, en het kwantumkarakter met lasers direct zichtbaar te maken. In deze lezing vertel ik hoe we dit voor elkaar krijgen, welke bizarre effecten we zichtbaar hebben kunnen maken, en hoe deze kennis gebruikt kan worden in bijvoorbeeld de ontwikkeling van een moleculaire kwantumcomputer. 
Sterrenstelsels vormen de bouwstenen van het heelal, en sterren zijn op hun beurt de bouwstenen van sterrenstelsels. Kleine dwergsterrenstelsels zijn moeilijk te vinden en te bestuderen, maar juist daarom bijzonder interessant: ze spelen een belangrijke rol bij de vorming van grotere sterrenstelsels zoals onze Melkweg. Ze zijn ook belangrijk voor de vorming en verspreiding van chemische elementen in het heelal.
Onze hersenen verwerken informatie op een buitengewoon efficiënte manier, met zachte, natte en levende bouwstenen. In mijn onderzoek proberen we enkele van die principes na te bootsen met een heel ander materiaal: plastic. Daarbij ontwikkelen we elektronische componenten van polymeren en andere organische materialen die niet alleen elektrische signalen kunnen verwerken, maar zich ook kunnen aanpassen en “leren”. Zo ontstaan kunstmatige neurale netwerken die in sommige opzichten meer op biologische systemen lijken dan op klassieke computers.
Paddenstoelvormende schimmels vormen netwerken van draden, genaamd mycelia, in bijvoorbeeld de bodem of plantaardige resten. Zulke netwerken kunnen oppervlakken van meerdere km² bedekken. Zij breken organisch afval af en voorzien planten van water en mineralen. Het vermogen om afval af te breken en grote netwerken te vormen heeft onderzoekers geïnspireerd om schimmelmaterialen te ontwikkelen. Dergelijke duurzame materialen, die passen binnen het concept van de circulaire economie, kunnen producten vervangen waarvoor bij de productie aardolie, water of veel energie nodig is. De eigenschappen van deze materialen zijn afhankelijk van de genetische achtergrond van de schimmel, de groeiomstandigheden en de fysische en chemische behandeling van het mycelium. Inmiddels zijn schimmelmaterialen ontwikkeld met eigenschappen die lijken op die van rubber, hout, leer en plastic. Mogelijk komen er naast dode schimmelmaterialen ook levende materialen op de markt, die bijvoorbeeld worden gebruikt om huizen te laten groeien. Wat mij betreft beschimmelt de wereld.
De introductie van endoscopische chirurgie, in de volksmond “kijkoperaties “ genoemd, markeert het begin van een nieuw tijdperk in de operatiekamer. Grote incisies maakten plaats voor enkele openingen van een paar millimeter, terwijl in de buik- of borstholte in opzet dezelfde ingreep uitgevoerd werd. Dit biedt flinke voordelen voor de patiënt, met name een sneller herstel, minder pijn en minder wondproblemen. Voor de chirurg bleek het technisch uitdagend: de operatietechniek kent expliciete beperkingen, waardoor moeilijke ingrepen moeilijk doorgroeiden van klassieke naar minimaal invasieve chirurgie. De ontwikkeling van operatierobots bracht hier verandering in. Tijdens deze lezing wordt u meegenomen in het concept van robotchirurgie in woord en beeld, en in de verwachtingen voor de komende jaren, met nadrukkelijke aandacht voor de rol van artificiële intelligentie aan de operatietafel.
Aardobservatie vanuit de ruimte maakt het mogelijk veranderingen op onze planeet wereldwijd te volgen. Satellieten leveren betrouwbare informatie over processen in de atmosfeer, op het land en in de oceanen. Deze gegevens helpen ons de aarde beter te begrijpen en ondersteunen beslissingen op het gebied van milieu en klimaat. In sommige gevallen maken zij het mogelijk schade aan mens en milieu te beperken. Zo kunnen bijvoorbeeld methaanlekken direct worden gedetecteerd, waardoor snel kan worden ingegrepen.
De aarde laat door het geologisch verleden een soort hartslag zien. Geen echte natuurlijk, maar een aanzwellen en afzwakken van plaattektonische activiteit, met grote gevolgen. Deze ‘polsslag’ zorgt voor de grote fluctuaties in klimaat en zeeniveau, valt samen met de vorming en de ondergang van supercontinenten, met kettingreacties van botsende en brekende platen. Bovendien bevat het belangrijke lessen voor de werking van de vaste aarde (platen en mantel) en hoe het leven daar invloed op heeft. In deze lezing vat ik samen wat we weten en (niet) begrijpen van de werking van de mantel en de platen, en waarom het een spannende tijd is om geoloog te zijn: we staan aan de vooravond van een enorme sprong in het begrip van het aardsysteem.