Введение

Голландский физик, лауреат Нобелевской премии (1853–1926)

Хайке Камерлинг Оннес (Heike Kamerlingh Onnes; 21 сентября 1853 – 21 февраля 1926) — голландский физик и лауреат Нобелевской премии. Он использовал цикл Хэмпсона — Линде для изучения поведения материалов при охлаждении почти до абсолютного нуля, а затем впервые в мире сжижил гелий в 1908 году. Он также открыл сверхпроводимость в 1911 году.

Ранние годы

Камерлинг Оннес родился в Гронингене, Нидерланды. Его отец, Харм Камерлинг Оннес, был владельцем кирпичного завода. Его мать – Анна Гердина Корс из Арнема. В 1870 году Камерлинг Оннес поступил в Гроннингенский университет. С 1871 по 1873 год он учился у Роберта Бунзена и Густава Кирхгофа в Гейдельбергском университете. Вновь в Гронингене он получил степень магистра в 1878 году и докторскую степень в 1879 году. Его диссертация называлась «Новые доказательства вращения Земли». Его докторская диссертация была посвящена маятнику Фуко. С 1878 по 1882 год он был ассистентом Йоханнеса Босши, директора Делфтского политехнического университета, и замещал его в качестве лектора в 1881 и 1882 годах.

Сжижение гелия

10 июля 1908 года он первым осуществил сжижение гелия, используя несколько ступеней предварительного охлаждения и цикл Хэмпсона-Линде, основанный на эффекте Джоуля-Томсона. Таким образом, он понизил температуру до точки кипения гелия (−269 °C, 4,2 K). Уменьшая давление жидкого гелия, он достиг температуры вблизи 1,5 K. Это были самые низкие температуры, когда-либо полученные на Земле к тому времени. Оборудование, использованное при этом, находится в музее Boerhaave в Лейдене.

Сверхпроводность

В 1911 году Камерлинг Оннес измерил электрическую проводимость чистых металлов (ртуть, а позже олово и свинец) при очень низких температурах. Некоторые ученые, такие как Уильям Томсон (лорд Кельвин), полагали, что электроны, протекающие через проводник, полностью остановятся, или, другими словами, электрическое сопротивление металла станет бесконечно большим при абсолютном нуле. Другие, в том числе Камерлинг Оннес, считали, что электрическое сопротивление проводника будет постепенно уменьшаться и стремиться к нулю. Август Маттиссен утверждал, что при понижении температуры проводимость металла обычно возрастает, или, другими словами, электрическое сопротивление обычно уменьшается с понижением температуры. 8 апреля 1911 года Камерлинг Оннес обнаружил, что при 4,2 К сопротивление в твердом ртутном проводе, погруженном в жидкий гелий, внезапно исчезло. Он сразу же осознал значимость открытия (что стало ясно, когда его записная книжка была расшифрована спустя столетие). Он доложил, что "Ртуть перешла в новое состояние, которое, благодаря своим необычайным электрическим свойствам, можно назвать сверхпроводящим состоянием". Он опубликовал ряд статей о данном явлении, первоначально называя его "супрапроводимостью", а позднее приняв термин "сверхпроводимость". Камерлинг Оннес получил широкое признание за свою работу, включая Нобелевскую премию по физике 1913 года за (по словам комитета) "исследования свойств материи при низких температурах, которые привели, в частности, к получению жидкого гелия".

Наследие

Некоторые из приборов, созданных Камерлингом Оннесом для своих экспериментов, можно увидеть в музее Boerhaave в Лейдене. Аппарат, который он использовал для первого сжижения гелия, выставлен в вестибюле физического факультета Лейденского университета, где лаборатория низких температур также названа в его честь. Его ученик и преемник на посту директора лаборатории Виллем Хендрик Кеесом был первым человеком, которому удалось затвердеть гелий в 1926 году. Бывшее здание лаборатории Камерлинга Оннеса в настоящее время является юридическим факультетом Лейденского университета и известно как "Kamerlingh Onnes Gebouw" (Здание Камерлинга Оннеса), часто сокращаемое до "KOG". Современный естественнонаучный факультет располагает "Лабораторией Камерлинга Оннеса", названной в его честь, а также мемориальной доской и несколькими машинами, использовавшимися Камерлингом Оннесом, в главном зале физического факультета. В его честь были учреждены премия Камерлинга Оннеса (1948) и премия Камерлинга Оннеса (2000), отмечающие дальнейшие успехи в науке о низких температурах. Эффект Оннеса, описывающий ползучесть сверхтекучего гелия, назван в его честь. Кратер Камерлинга Оннеса на Луне также назван в его честь. Оннесу также приписывают введение термина "энтальпия". Открытие Оннесом сверхпроводимости было признано IEEE Milestone в 2011 году.

Избранные публикации

Камерлинг Оннес, Х., "Новые доказательства вращения Земли вокруг своей оси". Диссертация на соискание ученой степени доктора философии. Гронинген, Нидерланды, 1879. Камерлинг Оннес, Х., "Общая теория жидкостей". Амстердамские Академические Известия; 21, 1881. Камерлинг Оннес, Х., "О криогенной лаборатории в Лейдене и о получении очень низких температур". Сообщения Физической Лаборатории Лейденского Университета; 14, 1894. Камерлинг Оннес, Х., "Общая теория состояния жидкости". Харлемские Нидерландские Архивы; 30, 1896. Камерлинг Оннес, Х., "Дальнейшие эксперименты с жидким гелием. C. Об изменении электрического сопротивления чистых металлов при очень низких температурах и т.д. IV. Сопротивление чистой ртути при температурах гелия". Сообщения Физической Лаборатории Лейденского Университета; № 120b, 1911. Камерлинг Оннес, Х., "Дальнейшие эксперименты с жидким гелием. D. Об изменении электрического сопротивления чистых металлов при очень низких температурах и т.д. V. Исчезновение сопротивления ртути". Сообщения Физической Лаборатории Лейденского Университета; № 122b, 1911. Камерлинг Оннес, Х., "Дальнейшие эксперименты с жидким гелием. G. Об электрическом сопротивлении чистых металлов и т.д. VI. О внезапном изменении скорости исчезновения сопротивления ртути". Сообщения Физической Лаборатории Лейденского Университета; № 124c, 1911. Камерлинг Оннес, Х., "О самой низкой температуре, когда-либо достигнутой". Сообщения Физической Лаборатории Лейденского Университета; № 159, 1922.