1952年大学毕业后，范德米尔来到菲利普公司的研究实验室工作，从事电子显微镜的高电压和电子学部分的研制，1956年转入CERN，在这里参加了许多重大课题。开始，范德米尔只是做些技术设计工作，逐渐他对如何控制粒子束的方法发生了兴趣。1960年他在从事反质子束的研究中，提出了高流量脉冲聚焦法，解决了当时关键的技术问题。后来他参加一个小组，负责存储环的设计，并参与所有的实验工作和数据处理工作。由于与物理学家们朝夕相处，范德米尔学习了加速器的设计原理，并且熟悉了实验高能物理学家的思维方式。

1967年-1976年，范德米尔又回到技术工作，负责交叉存储环和SPS的磁铁电源。他身在现场，心里却想着庞大加速器的整体过程，研究出了亮度校准方法和随机冷却方法。当时范德米尔对随机冷却方法只是提出了理论，作过初步计算，并没有参加具体实践，具体实践是由另外一个小组完成的。

1976年鲁比亚等人提出要用SPS或费米实验室的存储环作为质子-反质子对撞机。反质子束的存储和聚焦就成了关键问题。正好这时，SPS电源工作将要结束，范德米尔就应邀转到质子-反质子课题组，并参加在一个试验小环上进行反质子束的冷却试验，试验取得了成功。后来又有别人在他的基础上进一步发展了理论。这就证明了随机冷却方法可以运用到质子-反质子实验上。不久，范德米尔被任命为存储环小组的负责人之一，负责建造存储环。由于范德米尔对质子-反质子对撞实验和W、Z°粒子的发现起了关键作用，因此，1984年他和鲁比亚共同获得了诺贝尔物理学奖。