Wees stijfkoppig. En maak het heelal zoek

Israëliër Daniel Shechtman krijgt een Nobelprijs na jaren van afwijzingen en kritiek.

Hij ontdekte kristallen die lijken op mozaïeken in islamitische gebedshuizen.

De Israëliër Daniel Shechtman (1941) kreeg ooit een leerboek over kristallografie van zijn onderzoeksleider, met het vernederende advies het eens te lezen. Toen hij volhardde in zijn afwijkende ideeën moest hij de onderzoeksgroep verlaten. Bijna dertig jaar later is zijn verwondering en stijfkoppigheid goed voor een ongedeelde Nobelprijs.

Shechtman krijgt zijn prijs voor de vondst en verklaring van kristalvormen die zich niet periodiek herhalen. Het duurde bijna tweeënhalf jaar voordat hij zijn vondst publiceerde, nadat hij collega’s en beroemdere kristalkundigen had gevraagd om mee te kijken. Het eerste tijdschrift waar ze hun manuscript aanboden, stuurde het per kerende post retour. In het persbericht dat het Nobelcomité uitgaf, staat de weerstand die Shechtman ondervond uitgebreid beschreven. Uiteindelijk (eind 1984) verscheen de vondst van een kristal met ‘onbestaanbare’ tienvoudige symmetrie in Physical Review Letters. Het „sloeg in als een bom”, aldus het persbericht.

Veel kristallografen hadden weleens de vlekkenpatronen op hun opnamen gezien die Shechtman zag. Maar ze waren altijd genegeerd omdat iedereen dan dacht verkeerde kristallen te hebben doorgemeten.

Kristalonderzoekers die de structuur van hun kristal willen weten, laten er röntgenstralen of snelle elektronenbundels doorheen vallen. Door breking aan atomen binnen het kristal buigen de bundels af en door interferentie van de afgebogen bundels ontstaat achter het kristal een vlekkenpatroon. Daaruit is de driedimensionale structuur van de atomen in het kristal te berekenen.

Hoe de driedimensionale kristallen van Shechtman eruitzien, is moeilijk voor te stellen, maar de tweedimensionale vorm bestaat al eeuwen; in de mozaïeken met niet-repeterende patronen waarmee wanden en vloeren van beroemde middeleeuwse moskeeën zijn versierd.

De Britse wiskundige Roger Penrose rekende aan die a-periodieke mozaïeken die uit twee of meer verschillende tegels worden opgebouwd. Dat werk leverde uiteindelijk inzicht in de samenstelling van de kristallen die Shechtman maakte toen hij een mengsel van aluminium en mangaan snel afkoelde. Snel erna werden er ook kristallen met zesvoudige en twaalfvoudige symmetrie gevonden. Die ‘onbestaanbare’ kristallen werden in 1992 ‘gelegaliseerd’ toen de International Union of Cristallography zijn definitie van een kristal aanpaste. Sindsdien staat Shechtman in de leerboeken.