Peter Debye

Peter Debye werd geboren op 24 maart 1884 in een thans niet meer bestaand huis aan de Maastrichter Smedenstraat in het centrum van Maastricht. Hij was de zoon van de smid Joannes Wilhelmus Debye (1859–1937) en de bureauliste van de Maastrichtse stadsschouwburg, Maria Anna Barbara Ruemkens (1859-1940). Na het doorlopen van de lagere school en de Gemeentelijke HBS in Maastricht ging hij in 1901 naar de Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule (RWTH) in Aken. Hij studeerde wiskunde en klassieke natuurkunde en kreeg in 1905 een graad in de elektrotechniek. In 1907 publiceerde hij zijn eerste artikel, een wiskundig elegante oplossing van een probleem over elektrische kringstromen. In Aken studeerde hij onder de begeleiding van Arnold Sommerfeld, die later beweerde dat zijn grootste ontdekking Peter Debye was.

In 1906 kreeg Sommerfeld een aanstelling als hoogleraar in München en nam Debye mee als assistent. In 1908 promoveerde hij met een proefschrift over stralingsdruk. Twee jaar later leidde hij de wet van Planck af met een methode die ook volgens Max Planck simpeler was dan die van hemzelf.

In 1910 werd hij privaatdocent te München. In 1911, toen Albert Einstein een aanstelling aannam als hoogleraar in Praag, nam Debye Einsteins oude hoogleraarschap aan de Universiteit Zürich over. Hierna volgden verhuizingen naar Utrecht in 1912, Göttingen in 1913, terug naar Zürich in 1920, Leipzig in 1927 en Berlijn in 1934, waar hij directeur werd van het Kaiser Wilhelm Institut für Physik, onderdeel van de Kaiser Wilhelm Gesellschaft. Daar zag hij toe op de bouw van nieuwe laboratoria. In 1948 werd de Max-Planck-Gesellschaft opvolger van de Kaiser Wilhelm Gesellschaft. Het Kaiser Wilhelm Institut für Physik heet tegenwoordig Max-Planck-Institut für Physik en is gevestigd in München.

In 1913 trouwde hij met Mathilde Alberer, ze kregen een zoon en een dochter. Hun zoon Peter P. Debye werd natuurkundige en werkte voor sommige onderzoekingen samen met zijn vader.

• Zijn eerste grote wetenschappelijke bijdrage was de toepassing van het concept van dipoolmoment op de ladingsverdeling in asymmetrische moleculen in 1912.[1] Hierbij ontwikkelde hij vergelijkingen die het dipoolmoment relateerden aan temperatuur, diëlektrische constante, etc. Als gevolg hiervan worden elektrisch moleculaire dipoolmomenten gemeten in debye, een eenheid die naar hem vernoemd is.
• Ook breidde hij in 1912 Einsteins theorie over soortelijke warmte uit naar lagere temperaturen door ook bijdragen van laagfrequente fononen mee te nemen.[2]
• In 1913 breidde hij de theorie van Niels Bohr over het atoommodel uit met elliptische banen. Dit concept was ook geïntroduceerd door Arnold Sommerfeld.
• In 1914-1915 berekende hij samen met Paul Scherrer het effect van de temperatuur op röntgendiffractiepatronen van kristallijne vaste stoffen. Daardoor ontstaan regelmatige patronen, waaruit omgekeerd de onderlinge posities van atomen in het materiaal te bepalen zijn. Zie ook Debye-Scherrermethode.
• In 1923 ontwikkelde hij samen met zijn assistent Erich Hückel een verbetering van Svante Arrhenius' theorie over elektrische geleidbaarheid in elektrolytische oplossingen.[3] Hoewel er in 1926 door Lars Onsager nog een verbetering gedaan werd aan de Debye-Hückeltheorie, wordt de theorie nog steeds beschouwd als een grote stap vooruit in ons begrip van elektrolytische oplossingen.
• Ook ontwikkelde hij in 1923 een theorie om het Comptoneffect, het verschuiven van de frequentie van röntgenstraling als het wisselwerkt met elektronen, te verklaren. Later werd dit verschijnsel uitgebreid gemeten en beschreven door de Amerikaan Arthur Holly Compton, die hiervoor in 1927 de Nobelprijs ontving.

Debye, 1937

Debye behield zijn hele leven grote belangstelling voor het probleem van de wisselwerking tussen straling en materie. Kenmerkend voor zijn werk was zijn wiskundige aanpak. In Leipzig deed Debye onderzoek naar de structuur van moleculen en slaagde hij als eerste erin om röntgendiffractie aan te tonen aan geïsoleerde gasvormige moleculen. In 1936 ontving hij de Nobelprijs voor Scheikunde "voor zijn bijdragen aan de studie van de structuur van moleculen", waarbij vooral verwezen werd naar zijn werk aan dipoolmomenten en röntgendiffractie.

Van 1937 tot 1939 was Debye voorzitter van de Deutsche Physikalische Gesellschaft. In de weken na de Kristallnacht vroeg hij de laatste joodse leden hun lidmaatschap bij hem op te zeggen. Na zijn brief van 9 december 1938 meldden vijf leden zich. Volgens een rapport van het Nederlands Instituut voor Oorlogsdocumentatie (NIOD) handelde Debye uit opportunisme - zie onder.

In december 1938 ontdekten Hahn, Strassmann en Meitner de eerste kernreactie. Het Heereswaffenamt, niet blind voor de militaire mogelijkheden van deze ontdekking, besloot in oktober 1939 het beheer over het Max Planck Instituut, tegen alle afspraken in, over te nemen. Volgens een overeenkomst met de Rockefeller-Foundation (de geldschieter bij de bouw) mocht het instituut niet voor oorlogsdoeleinden worden gebruikt. Debye werd met verlof gestuurd. Toen hij een verzoek zijn Nederlands staatsburgerschap op te geven weigerde, werd hem ook de toegang tot zijn instituut ontzegd. Zo stapte hij op 23 januari 1940 in Genua op de boot naar de Verenigde Staten om daar volgens eerdere afspraken de Baker-Lectures te geven aan Cornell-universiteit in Ithaca (New York).

Op 23 juni 1941, toen hij al in de Verenigde Staten woonde, stuurde Debye echter een telegram naar Berlijn met het verzoek terug te mogen keren op zijn post. Mogelijk werd het verzonden om familieleden in Berlijn niet in gevaar te brengen, want op 14 augustus 1941 diende hij een verzoek in om de Amerikaanse nationaliteit te verkrijgen. Uiteindelijk bleef hij op Cornell, werd er hoogleraar en tien jaar lang hoofd van de scheikundige faculteit. In 1946 werd hij Amerikaans staatsburger. In tegenstelling tot de Europese periode van zijn leven, toen Debye elke paar jaar verhuisde naar een andere universiteit, bleef hij de rest van zijn carrière op Cornell. Hij ging in 1952 met pensioen, maar bleef onderzoek doen tot zijn dood in 1966, met name naar kunststoffen en polymeren.

Veel van zijn werk op Cornell betrof het gebruik van lichtverstrooiingstechnieken (afgeleid van zijn werk aan röntgenverstrooiing van jaren eerder) om de grootte en de moleculaire massa van polymeermoleculen te bepalen. Hij was hiermee begonnen naar aanleiding van zijn werk tijdens de Tweede Wereldoorlog aan synthetisch rubber, maar werd uitgebreid naar eiwitten en andere macromoleculen.

In april 1966 kreeg hij een hartaanval. In november van dat jaar volgde een tweede, die hem fataal werd. Hij overleed op 82-jarige leeftijd en werd begraven in Ithaca, in de staat New York.