Als iemand iets mankeert dat artsen aan de buitenkant niet kunnen zien, biedt de MRI-scanner soms uitkomst. Dat is een apparaat dat met behulp van sterke magneetvelden een 3D-plaatje van het binnenste van een lichaam maakt. Deze scanner had niet bestaan zonder de experimenten van Pieter Zeeman.
Pieter Zeeman toonde in zijn experimenten aan dat magneetvelden invloed hebben op door atomen uitgestraald licht. Later bleek dit ook het geval met licht dat wordt uitgestraald door alleen de atoomkern. Van dat principe maken MRI-scanners gebruik. De invloed van magneetvelden op licht, en op elektromagnetische straling in het algemeen, noemen fysici tegenwoordig het Zeeman-effect.
Met zijn doorbraak legde Zeeman de basis voor verschillende wetenschappelijke analysemethoden, bewees hij een theoretisch idee van Hendrik Antoon Lorentz én onthulde hij de grondslag van de huidige quantummechanica.
Elektron
In de loop van de tweede helft van de 19e eeuw ontdekten natuurkundigen dat elektrische velden invloed hebben op de eigenschappen van het licht, een onderwerp waarop Pieter Zeeman promoveerde bij Lorentz. Later werd Zeeman de eerste die aantoont dat ook magnetische velden invloed hebben op het door atomen uitgestraalde licht. Dat was een enorme doorbraak waarmee Zeeman bovendien een praktisch bewijs leverde voor een theoretisch idee van Lorentz: het bestaan van het elektron. Samen met Lorentz ontving hij voor de ontdekking van het Zeemaneffect in 1902 de Nobelprijs voor de Natuurkunde.
Het inzicht van Zeeman en Lorentz was niet alleen belangrijk vanwege de impact op de academisch natuurkundige wereld. Het magnetisch veld van de zon heeft een zeer grote verstorende invloed op onze wereldwijde communicatiesystemen – daarom wil je dat magneetveld goed in kaart brengen, om ongeregeldheden tijdig in het vizier te hebben. Wie tegenwoordig wil weten hoe het met de magnetische activiteit van de zon staat, gebruikt daarvoor het Zeemaneffect.
Meetapparaten
Bovendien bleek het Zeemaneffect heel handig voor de ontwikkeling van diverse meetapparaten, waarvan de MRI-scanner de bekendste is. Maar ook voor wetenschappelijke meetmethoden zoals spectrografische toepassingen die gebruikmaken van kernspinresonantie of elektronspinresonantie.
Bovendien bestaat het vermoeden dat vogels kunnen navigeren doordat een bepaald eiwit in hun netvliezen is afgesteld op het Zeemaneffect; deze vogels kunnen letterlijk het aardmagneetveld zien.
Eredoctoraten
In 1900 werd Zeeman benoemd tot hoogleraar in Amsterdam. In zijn Amsterdamse jaren leverde Zeeman belangrijke bijdragen aan de meting van effecten van de relativiteitstheorie van Einstein en aan de ontwikkeling van de massaspectrometrie, een methode om te bepalen welke stoffen voorkomen in een bepaald materiaal. Dezemethode wordt tegenwoordig nog dagelijks door scheikundigen gebruikt.
Zeeman ontving tien eredoctoraten, waaronder van Göttingen, Leuven, Oxford, en Parijs (Sorbonne). Ondanks die grote internationale faam bleef Zeeman de eenvoudige, hartelijke maar ietwat afstandelijke man die hij altijd was geweest. Op reis gaan deed hij bijvoorbeeld niet graag. Hij was liever in zijn laboratorium of thuis, waar hij met zijn vrouw vele buitenlandse geleerden gastvrij ontving. Pieter Zeeman overleed in 1943 in Amsterdam op 78-jarige leeftijd.
