Хейке Камерлинг Оннес: Төмен температурадағы материяны зерттеуші және суперөткізгіштіктің ашқан кісісі
Heike Kamerlingh Onnes
Хейке Камерлинг-Оннес (1853-1926) – нидерланд физигі, Нобель сыйлық лауреаты. Абсолют нөлге жақын температурадағы заттарды зерттеген, гелийді сұйқындырған және супепроводитивтілікті ашқан.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Голландиялық физик, Нобель сыйлығының лауреаты (1853–1926)
Dutch physicist, Nobel prize winner (1853–1926)
Хайке Камерлинг Оннес (; 21 қыркүйек 1853 – 21 ақпан 1926) – голландиялық физик және Нобель сыйлығының лауреаты. Ол Хэмпсон-Линде циклын пайдаланып, материалдардың дерлік абсолютті нөлге дейін салқындатылғандағы қасиеттерін зерттеді, содан кейін 1908 жылы гелийді алғаш рет сұйық күйге келтірді. Ол 1911 жылы суперөткізгіштікті де ашты.
Heike Kamerlingh Onnes (; 21 September 185321 February 1926) was a Dutch physicist and Nobel laureate. He exploited the Hampson–Linde cycle to investigate how materials behave when cooled to nearly absolute zero and later to liquefy helium for the first time, in 1908. He also discovered superconductivity in 1911.
Алғашқы жылдар
Камерлинг Оннес Голландияның Гронинген қаласында дүниеге келген. Оның әкесі, Харм Камерлинг Оннес, кірпіш зауытының иесі болған. Оның анасы Анна Гердина Коерс Арнем қаласынан еді. 1870 жылы Камерлинг Оннес Гронинген университетіне түсті. 1871-1873 жылдары ол Гейдельберг университетінде Роберт Бунсен мен Густав Кирхгофтан білім алды. 1878 жылы магистр, ал 1879 жылы доктор ғылымының дәрежесін алды. Оның диссертациясы «Жердің айналуына жаңа дәлелдер» (tr. New proofs of the rotation of the earth) деп аталды. Оның докторлық диссертациясы Фуко маятнигіне арналған еді. 1878 жылдан 1882 жылға дейін ол Делфт политехникалық институтының директоры Йоханнес Босшаның ассистенты болды және 1881 және 1882 жылдары оның орнына лекция оқыды.
Kamerlingh Onnes was born in Groningen, Netherlands. His father, Harm Kamerlingh Onnes, was a brickworks owner. His mother was Anna Gerdina Coers of Arnhem. In 1870, Kamerlingh Onnes attended the University of Groningen. He studied under Robert Bunsen and Gustav Kirchhoff at the University of Heidelberg from 1871 to 1873. Again at Groningen, he obtained his master's degree in 1878 and a doctorate in 1879. His thesis was Nieuwe bewijzen voor de aswenteling der aarde (tr. New proofs of the rotation of the earth). His doctoral thesis was on Foucault's pendulum. From 1878 to 1882 he was assistant to Johannes Bosscha, the director of the Delft Polytechnic, for whom he substituted as lecturer in 1881 and 1882.
Гелийді сұйыту
1908 жылы 10 шілдеде ол бірнеше алдын ала салқындату сатыларын және Джоуль-Томсон эффектісіне негізделген Хэмпсон-Линде циклын пайдаланып, гелийді алғаш рет сұйық күйге келтірді. Осылайша ол температураны гелийдің қайнау температурасына дейін төмендетті (−269 °C, 4,2 К). Сұйық гелийдің қысымын азайту арқылы ол шамамен 1,5 К температураға жетті. Бұл сол кезде Жерде қол жеткізілген ең төмен температуралардың бірі еді. Қолданылған құрал-жабдық Лейдендегі Бурхаве мұражайында сақталуда.
On 10 July 1908, he was the first to liquefy helium, using several precooling stages and the Hampson–Linde cycle based on the Joule–Thomson effect. This way he lowered the temperature to the boiling point of helium (−269 °C, 4.2 K). By reducing the pressure of the liquid helium he achieved a temperature near 1.5 K. These were the coldest temperatures achieved on earth at the time. The equipment employed is at the Museum Boerhaave in Leiden.
Үдемелі өткізгіштік
1911 жылы Камерлинг Оннес таза металдардың (сынаптың, кейін қалайы мен қорғасынның) өте төмен температурадағы электр өткізгіштігін өлшеді. Уильям Томсон (Лорд Кельвин) сияқты бірқатар ғалымдар өткізгіш арқылы ағып жатқан электрондар толығымен тоқтап қалады немесе, басқаша айтқанда, металдың кедергісі абсолюттік нөлде шексіз үлкен болады деп есептеді. Ал Камерлинг Оннес сияқты басқалары өткізгіштің электр кедергісі үздіксіз төмендеп, нөлге жетеді деген пікірде болды. Аугуст Маттиессен температура төмендегенде металдың өткізгіштігі жақсарады, яғни температура төмендеген сайын электр кедергісі азаяды деді. 1911 жылдың 8 сәуірінде Камерлинг Оннес 4,2 К температурада сұйық гелийге батырылған қатты сынап сымының кедергісі күрт жоғалып кеткенін анықтады. Ол осы жаңалықтың маңыздылығын бірден түсінді (бұл бір ғасырдан кейін оның күнделігінің мәні ашылғанда толыққанды түсінікті болды). Ол: «Сынаптың жаңа күйге өтті, оның ерекше электрлік қасиеттеріне байланысты оны суперөткізгіштік күй деп атауға болады» деді. Ол бұл құбылыс туралы көптеген мақалалар жариялады, бастапқыда оны «супражетектеу» деп атады, бірақ кейін ғана «суперөткізгіштік» терминін қабылдады. Камерлинг Оннес өз еңбегі үшін кеңінен танылды, соның ішінде 1913 жылы физика саласындағы Нобель сыйлығын алды (комитет атап өткендей) «төмен температурадағы материяның қасиеттерін зерттеуі, оның ішінде сұйық гелийді алуға әкелді».
In 1911 Kamerlingh Onnes measured the electrical conductivity of pure metals (mercury, and later tin and lead) at very low temperatures. Some scientists, such as William Thomson (Lord Kelvin), believed that electrons flowing through a conductor would come to a complete halt or, in other words, metal resistivity would become infinitely large at absolute zero. Others, including Kamerlingh Onnes, felt that a conductor's electrical resistance would steadily decrease and drop to nil. Augustus Matthiessen said that when the temperature decreases, the metal conductivity usually improves or in other words, the electrical resistivity usually decreases with a decrease of temperature. On 8 April 1911, Kamerlingh Onnes found that at 4.2 K the resistance in a solid mercury wire immersed in liquid helium suddenly vanished. He immediately realized the significance of the discovery (as became clear when his notebook was deciphered a century later). He reported that "Mercury has passed into a new state, which on account of its extraordinary electrical properties may be called the superconductive state". He published more articles about the phenomenon, initially referring to it as "supraconductivity" and, only later adopting the term "superconductivity". Kamerlingh Onnes received widespread recognition for his work, including the 1913 Nobel Prize in Physics for (in the words of the committee) "his investigations on the properties of matter at low temperatures which led, inter alia, to the production of liquid helium."
Мұра
Кейбір Kamerlingh Onnes өз тәжірибелері үшін жасаған аспаптарды Лейдендегі Boerhaave мұражайында көруге болады. Ол алғаш рет гелийді сұйыту үшін қолданған аппарат Лейден университетінің физика кафедрасының вестибюлінде орналасқан, ал төмен температуралық зертхана да оның құрметіне аталған. Оның шәкірті және лаборатория директоры Виллем Хендрик Кисом 1926 жылы гелийді қатты күйге келтірген алғашқы адам болды. Бұрынғы Kamerlingh Onnes зертхана ғимараты қазір Лейден университетінің заң факультеті болып табылады және "Kamerlingh Onnes Gebouw" (Kamerlingh Onnes Building) деп аталады, көбінесе "KOG" деп қысқартылады. Қазіргі ғылым факультетінде оның есімімен аталған "Kamerlingh Onnes Laboratorium", сондай-ақ физика кафедрасының бас залында Kamerlingh Onnes қолданған тақташа мен бірнеше машиналар бар. Оның құрметіне 1948 жылы Kamerlingh Onnes сыйлығы және 2000 жылы Kamerlingh Onnes жүлдесі тағайындалды, бұл төмен температуралық ғылымдағы одан әрі жетістіктерді мойындайды. Суперсұйық гелийдің ағып-тоқтау құбылысын сипаттайтын Оннес эффектісі оның құрметіне аталған. Ай бетіндегі Kamerlingh Onnes кратері оның есімімен аталған. Onnes "энтальпия" сөзін ұсынған деп есептеледі. Оның суперөткізгіштікті ашқаны 2011 жылы IEEE Milestone деп жарияланды.
Some of the instruments Kamerlingh Onnes devised for his experiments can be seen at the Boerhaave Museum in Leiden. The apparatus he used to first liquefy helium is on display in the lobby of the physics department at Leiden University, where the low temperature lab is also named in his honor. His student and successor as director of the lab Willem Hendrik Keesom was the first person who was able to solidify helium, in 1926. The former Kamerlingh Onnes laboratory building is currently the Law Faculty at Leiden University and is known as "Kamerlingh Onnes Gebouw" (Kamerlingh Onnes Building), often shortened to "KOG". The current science faculty has a "Kamerlingh Onnes Laboratorium" named after him, as well as a plaque and several machines used by Kamerling Onnes in the main hall of the physics department. The Kamerlingh Onnes Award (1948) and the Kamerlingh Onnes Prize (2000) were established in his honour, recognising further advances in low temperature science. The Onnes effect referring to the creeping of superfluid helium is named in his honor. The crater Kamerlingh Onnes on the Moon is named after him. Onnes is also credited with coining the word "enthalpy". Onnes's discovery of superconductivity was named an IEEE Milestone in 2011.
Таңдалған жарияланымдар
Кэмерлинг Оннес, Х., "Жер осінің ауытқуына жаңа дәлелдер". Ph. D. диссертациясы. Грониген, Нидерланды, 1879 жыл. Кэмерлинг Оннес, Х., "Сұйықтардың жалпы теориясы". Амстердам Академиясы. Verhandl; 21, 1881 жыл. Кэмерлинг Оннес, Х., "Лейдендегі криогендік зертхана және өте төмен температура алу туралы". Коммуникациялар. Физика зертханасы. Лейден университеті; 14, 1894 жыл. Кэмерлинг Оннес, Х., "Сұйық күйдің жалпы теориясы". Гарлем архиві. Нейрл. ; 30, 1896 жыл. Кэмерлинг Оннес, Х., "Сұйық гелиймен қосымша тәжірибелер. C. Таза металдардың өте төмен температурадағы электр кедергісінің өзгеруі және т.б. IV. Гелий температурасындағы таза сынаптың электр кедергісі". Коммуникациялар. Физика зертханасы. Лейден университеті; № 120b, 1911 жыл. Кэмерлинг Оннес, Х., "Сұйық гелиймен қосымша тәжірибелер. D. Таза металдардың өте төмен температурадағы электр кедергісінің өзгеруі және т.б. V. Сынаптың кедергісінің жоғалуы". Коммуникациялар. Физика зертханасы. Лейден университеті; № 122b, 1911 жыл. Кэмерлинг Оннес, Х., "Сұйық гелиймен қосымша тәжірибелер. G. Таза металдардың электр кедергісі және т.б. VI. Сынаптың кедергісі жоғалу жылдамдығының күрт өзгеруі". Коммуникациялар. Физика зертханасы. Лейден университеті; № 124c, 1911 жыл. Кэмерлинг Оннес, Х., "Бүгінге дейін алынған ең төмен температура". Коммуникациялар. Физика зертханасы. Лейден университеті; № 159, 1922 жыл.
Kamerlingh Onnes, H., "Nieuwe bewijzen voor de aswenteling der aarde." Ph. D. dissertation. Groningen, Netherlands, 1879. Kamerlingh Onnes, H., "Algemeene theorie der vloeistoffen." Amsterdam Akad. Verhandl; 21, 1881. Kamerlingh Onnes, H., "On the Cryogenic Laboratory at Leyden and on the Production of Very Low Temperature." Comm. Phys. Lab. Univ. Leiden; 14, 1894. Kamerlingh Onnes, H., "Théorie générale de l'état fluide." Haarlem Arch. Neerl. ; 30, 1896. Kamerlingh Onnes, H., "Further experiments with liquid helium. C. On the change of electric resistance of pure metals at very low temperatures, etc. IV. The resistance of pure mercury at helium temperatures." Comm. Phys. Lab. Univ. Leiden; No. 120b, 1911. Kamerlingh Onnes, H., "Further experiments with liquid helium. D. On the change of electric resistance of pure metals at very low temperatures, etc. V. The disappearance of the resistance of mercury." Comm. Phys. Lab. Univ. Leiden; No. 122b, 1911. Kamerlingh Onnes, H., "Further experiments with liquid helium. G. On the electrical resistance of pure metals, etc. VI. On the sudden change in the rate at which the resistance of mercury disappears." Comm. Phys. Lab. Univ. Leiden; No. 124c, 1911. Kamerlingh Onnes, H., "On the Lowest Temperature Yet Obtained." Comm. Phys. Lab. Univ. Leiden; No. 159, 1922.