Pieter Zeeman — Nederlandse natuurkundige en ontdekker van het Zeeman-effect

Pieter Zeeman werd geboren in Zonnemaire, een stadje op het eiland Schouwen-Duiveland, Nederland. Hij was de zoon van ds. Catharinus Forandinus Zeeman, een predikant van de Nederlandse Hervormde Kerk, en zijn vrouw, Willemina Worst.

Pieter was al vroeg geïnteresseerd in natuurkunde. In 1883 was het noorderlicht in Nederland te zien. Zeeman, nog een middelbare scholier, maakte een tekening en beschrijving van het noorderlicht. Hij stuurde het naar Nature, waar het werd gepubliceerd. De redacteur prees "de zorgvuldige waarnemingen van professor Zeeman vanuit zijn observatorium in Zonnemaire".

Na de middelbare school in 1883 ging Zeeman naar Delft. Hij studeerde klassieke talen, die hij nodig had voor toelating tot de universiteit. Hij logeerde bij dr. J. W. Lely, mededirecteur van het gymnasium. Lely was de broer van Cornelis Lely, die verantwoordelijk was voor het idee en de bouw van de Zuiderzeewerken. In Delft ontmoette hij Heike Kamerlingh Onnes, die zijn scriptieadviseur zou worden.

Zeeman studeerde natuurkunde aan de universiteit van Leiden bij Kamerlingh Onnes en Hendrik Lorentz. In 1890, nog voordat hij zijn proefschrift had afgerond, werd hij assistent van Lorentz. Hierdoor kon hij deelnemen aan het onderzoek naar het Kerr-effect. In 1893 diende hij zijn proefschrift in over het Kerr-effect, de weerkaatsing van gepolariseerd licht op een gemagnetiseerd oppervlak. Vervolgens ging hij voor zes maanden naar het instituut van Friedrich Kohlrausch in Straatsburg. In 1895 kwam Zeeman terug uit Straatsburg om in Leiden wis- en natuurkunde te doceren. Hij trouwde met Johanna Elisabeth Lebret (1873-1962); zij kregen drie dochters en een zoon.

In 1896, kort voordat hij van Leiden naar Amsterdam verhuisde, mat hij de splitsing van spectraallijnen door een sterk magnetisch veld. Bij dit onderzoek ging hij na welk effect magnetische velden zouden hebben op een lichtbron. Hij ontdekte dat de spectraallijn door het magneetveld in verschillende delen wordt gesplitst. Kamerlingh Onnes vertelde Lorentz op zaterdag 31 oktober 1896 op de vergadering van de Koninklijke Nederlandse Akademie van Wetenschappen in Amsterdam over Zeemans waarnemingen. De volgende maandag riep Lorentz Zeeman in zijn kantoor en presenteerde hem een verklaring, gebaseerd op Lorentz' theorie van elektromagnetische straling. Zeeman's ontdekking staat nu bekend als het Zeeman-effect.

De ontdekking was belangrijk. Het bewees Lorentz' theorie over de polarisatie van licht dat wordt uitgezonden in aanwezigheid van een magnetisch veld. Het toonde aan dat de oscillerende deeltjes, de bron van het licht, negatief geladen waren en duizendmaal lichter dan het waterstofatoom. Dit was ruim voor Thomsons ontdekking van het elektron. Het Zeeman-effect werd een belangrijk hulpmiddel om de structuur van het atoom te begrijpen.

Kort na zijn ontdekking kreeg Zeeman een baan aangeboden als docent in Amsterdam. In 1900 werd hij hoogleraar natuurkunde aan de Universiteit van Amsterdam. In 1902 ontving hij samen met Lorentz de Nobelprijs voor natuurkunde voor de ontdekking van het Zeeman-effect. Vijf jaar later, in 1908, volgde hij Van der Waals op als gewoon hoogleraar en directeur van het Natuurkundig Instituut in Amsterdam.

In 1923 werd een nieuw laboratorium gebouwd, zodat Zeeman het Zeeman-effect kon blijven bestuderen. Het laboratorium werd in 1940 omgedoopt tot het Zeeman Laboratorium. De rest van zijn carrière bleef hij geïnteresseerd in onderzoek naar magneto-optica. Hij bestudeerde ook de voortplanting van licht in bewegende media. Dit werd belangrijk vanwege het onderzoek naar de speciale relativiteit, en genoot grote belangstelling van Lorentz en Einstein. Later in zijn carrière raakte hij geïnteresseerd in massaspectrometrie.

Zeeman overleed op 9 oktober 1943 in Amsterdam, en werd begraven in Haarlem.