5 minuten lezen

 

Wat hebben Ronald Hanson, Amina Helmi en Yvette van Kooyk gemeen? Het zijn nieuwsgierige, gedreven wetenschappers, altijd op zoek naar de grenzen van hun onderzoeksterrein. Ze kijken verder dan hun ‘wetenschappelijke neus lang is’ en vragen zich ook af wat de praktijk aan hun onderzoek heeft. Al kan toepassing van de resultaten soms nog wel jaren duren. Dat betekent dat ze ook geduldig zijn en vasthoudend en ondernemend. En daarom kregen zij elk de Spinozapremie 2019 van 2,5 miljoen euro.

 

Het internet van de toekomst heet quantum internet

Ronald Hanson is hoogleraar quantumfysica aan de Technische Universiteit Delft en wetenschappelijk directeur van QuTech. In 2015 werd hij wereldberoemd toen hij het fenomeen ‘verstrengeling’ aantoonde: een paar van twee elektronen, die ook als deze elektronen mijlenver van elkaar verwijderd worden, toch direct op elkaar blijven reageren.

Quantum technologie en het fenomeen van verstrengeling is een sleuteltechnologie volgens Hanson. Normaal kan een bit (de kleinste eenheid van informatie) in de informatietechnologie alleen 1 of 0 zijn. Een quantum bit, kan door het fenomeen van verstrengeling, ook 1 én 0 zijn en dat is fundamenteel nieuw.

 

 

Quantum internet

Hanson hoopt, samen met een heleboel andere partijen, in 2020 het eerste quantum internet te realiseren. Dit internet wordt fundamenteel anders dan het internet dat we nu kennen. Het zal niet te hacken zijn en supersnel. Terwijl internet indertijd “ontstond” en allerlei zwakheden bleek te hebben, kan het quantum internet nu vanaf de basis worden opgebouwd met alle kennis van de zwakheden en fouten van ons huidige internet.

Volgens Hanson heeft de quantum mechanica nu alle benodigde gereedschap om de eigenschappen van elektronen en atoomkernen te manipuleren. Maar er zijn ook flinke problemen op te lossen zoals: het verstrengelen moet veel sneller om voldoende quantum bits aan te maken om informatie te kunnen verwerken, omdat de quantum bits snel hun quantum staat verliezen.

 

Meer vrouwen in de quantumfysica

Hanson en zijn team doen fundamenteel onderzoek op dit terrein, maar werken tegelijkertijd aan praktische toepassingen van die kennis. Hanson is een man die sterk maatschappelijk denkend en toekomstgericht is, getuige het feit dat hij nu al met filosofen en ethici praat over de ethische implicaties van quantum internet. Hij zet zich in voor het breed verspreiden van (de nog nieuwe en dus vrij onbekende) kennis over zijn vakgebied in de maatschappij. Verder wil Hanson proberen meer vrouwelijk talent te mobiliseren voor zijn vakgebied en deze geldprijs stelt hem in staat om dat op een ludieke manier te doen, bijvoorbeeld via een wedstrijd.

 

Archeologie van de sterrenstelsels

Amina Helmi is hoogleraar Dynamica, structuur en vorming van de Melkweg, aan de Rijksuniversiteit Groningen. Zij beoefent de archeologie van de sterrenstelsels, door onderzoek te verrichten naar de huidige posities, bewegingen en samenstelling van sterren. Ze heeft vooral veel onderzoek gedaan naar de Melkweg en omringende sterrenstelsels.

Voor Helmi kwam de Spinozapremie op het juiste moment. Ze wilde een nieuw onderzoeksvoorstel schrijven voor de European Research Council, maar met de 2,5 miljoen euro van de Spinozapremie hoeft ze daar niet op te wachten. Ze kan nu al aan de gang met haar onderzoek.

 

Gaia

Een jaar geleden kwam een grote hoeveelheid data beschikbaar van de Europese ruimtemissie Gaia. Deze satelliet meet de bewegingen en de posities van sterren. Daarnaast meet zij de astrofysiologische eigenschappen van sterren vanuit het licht dat ze afgeven. Dit alles onthult wat over de oorsprong en de omgeving waarin de sterren werden gevormd.

 

Het was alsof we plotseling alles door een goede bril veel scherper zagen.

 

Die gegevens van Gaia waren veel scherper en gedetailleerder dan eerdere gegevens. Helmi: ‘Het was alsof we plotseling alles door een goede bril veel scherper zagen.’ Hierdoor ontdekte zij ook, dat het eerdere plaatje van de Melkweg niet helemaal klopte en dat betekent dat ze nieuwe modellen nodig heeft voor het komende onderzoek. De gegevens toonden ook aan, dat de Melkweg tien miljard jaar geleden een groot buurstelsel opslokte.

 

Archeologie

 

De oorsprong van een ster kan worden bestudeerd door de bewegingen van een ster en door de chemische samenstelling van de atmosfeer van die ster te onderzoeken. De compositie verandert weinig gedurende het leven van een ster en zegt iets over de omgeving waarin deze werd geboren. Helmi beoefent dus eigenlijk de archeologie van het Melkwegstelsel. Daarbij stelt zij zich de vraag, wat zwarte materie in het universum precies is en dat is een vraag waar zij nu verder onderzoek naar gaat doen, via het bestuderen van beweging in de Melkweg (krachten) en een donkere halo die zij in de Gaia gegevens ontdekte en die meer kennis over de zwarte materie kan opleveren.

 

 

Rolmodel

Al vanaf haar schooltijd was Helmi geïntrigeerd door het enorme en onbekende heelal en ook dat je via berekeningen veel meer hierover te weten kon komen. Over de archeologie van het Melkwegstelsel is nog zo veel te onderzoeken en te ontdekken, dat we zeker nog veel van Helmi gaan horen. Daarbij is ze een geweldig rolmodel voor meisjes die van exacte vakken houden.

 

Ook cellen communiceren

Yvette van Kooyk is hoogleraar Moleculaire celbiologie en afdelingshoofd aan het Amsterdam Universitair Medisch Centrum, locatie VUmc. Zij onderzoekt de manier waarop het immuunsysteem ontregeld raakt bij het ontstaan van kanker, allergieën, auto-immuunziekten en infectieziekten als HIV. Ze ontdekte dat suikermoleculen, die zich op de celwand van lichaamscellen bevinden, een sleutelrol spelen bij de afweer van het lichaam.

 

Patrouillerende cellen

Communicatie van afweercellen/immuuncellen, lijkt op gewone communicatie. Immuuncellen patrouilleren door het lichaam op zoek naar ziekteverwekkers, maar ook naar het herstel van weefsel, waarvoor die communicatie zo belangrijk is.

Ons immuunsysteem kan aan en uit staan. Dit gebeurt door suikers op lichaamseiwitten die worden herkend door afweercellen en op basis daarvan vernietiging of aanpassing van cellen op gang brengen. Maar kankercellen kunnen zich als het ware kleden in suikermantels op hun celwand, en zo de afweercellen voor de gek houden.

Hoe ziek we worden van een ontregeling van het immuunsysteem hangt af van de communicatie tussen de immuuncellen. Van Kooyk ontdekte dat bepaalde families van receptoren kunnen binden aan verschillende suikers. Dit was een geweldige ontdekking. Maar er is nog zoveel uit te zoeken en daarom heeft Van Kooyk besloten alleen die suikers te bestuderen, die bij de communicatie van immuuncellen betrokken zijn.

 

 

Afweer aan- of uitzetten

Met het geld van de Spinozapremie gaat Van Kooyk bestuderen, hoe ze op basis van diverse suikers in tumoren, de afweer aan- of uit kan zetten. Hetzelfde geldt voor allergie, auto-immuunziekten en HIV infectie. Ook wil zij allergenen “versuikeren” en gebruiken als immuun remmers om allergie te behandelen of de afweer te versterken bij kankercellen. Zij heeft al een aantal patenten op haar naam staan en wil deze gebruiken om bruikbare therapieën te ontwikkelen, mogelijk in de vorm van vaccins. Maar ook onder immunologen wil ze een sterker netwerk bouwen, zodat ze elkaar blijven stimuleren en meer samenwerken. En tot slot wil ze verbanden leggen tussen wetenschappelijk onderzoek en de klinische praktijk.

 

Verbeelden door kunst

Om ook het brede publiek te laten begrijpen wat er gebeurt bij de ontregeling en het herstel van het immuunsysteem, zoekt Van Kooyk de samenwerking op met kunstenaars. Visualisatie is belangrijk bij het begrijpen van deze materie. Zij produceerde eerder al de film Glycotreat om mensen meer over haar ontdekkingen en kennis te vertellen.

 

 

Lees binnenkort in MAAK! KENNIS over het werk van de vierde Spinozalaureaat Bas van Bavel.