Nach meiner Auffassung sollten quantitative Untersuchungen, das heißt die Ermittlung von Beziehungen zwischen Messungen von Phänomenen, in der experimentellen Praxis der Physik an erster Stelle stehen. Durch Messung zur Erkenntnis [door meten tot weten] möchte ich einen Leitspruch über dem Eingang eines jeden physikalischen Laboratoriums anbringen.
Professor Heike Kamerlingh Onnes war ein niederländischer Physiker und Nobelpreisträger. Er nutzte den Hampson-Linde-Kreisprozess, um zu untersuchen, wie sich Materialien verhalten, wenn sie auf nahe dem absoluten Nullpunkt gekühlt werden, und verflüssigte später 1908 erstmals Helium. 1911 entdeckte er auch die Supraleitung.
Biographie
Frühe Jahre
Kamerlingh Onnes wurde in Groningen, Niederlande, geboren. Sein Vater, Harm Kamerlingh Onnes, war Besitzer einer Ziegelei. Seine Mutter war Anna Gerdina Coers aus Arnhem.
1870 besuchte Kamerlingh Onnes die Universität Groningen. Von 1871 bis 1873 studierte er unter Robert Bunsen und Gustav Kirchhoff an der Universität Heidelberg. Wieder in Groningen erwarb er 1878 seinen Master-Abschluss und 1879 seinen Doktortitel. Seine Dissertation war Nieuwe bewijzen voor de aswenteling der aarde, Neue Beweise für die Rotation der Erde. Von 1878 bis 1882 war er Assistent von Johannes Bosscha, dem Direktor der Delft Polytechnic, für den er 1881 und 1882 als Dozent tätig war.
Familie
Er war verheiratet mit Maria Adriana Wilhelmina Elisabeth Bijleveld, verheiratet 1887, und hatte ein Kind namens Albert. Sein Bruder Menso Kamerlingh Onnes 1860–1925 war ein ziemlich bekannter Maler und Vater eines anderen Malers, Harm Kamerlingh Onnes, während seine Schwester Jenny einen anderen berühmten Maler, Floris Verster 1861–1927, heiratete.
Universität Leiden
Von 1882 bis 1923 war Kamerlingh Onnes Professor für experimentelle Physik an der Universität Leiden. 1904 gründete er ein sehr großes Kryogeniklabor und lud andere Forscher an den Ort ein, was ihm großes Ansehen in der wissenschaftlichen Gemeinschaft einbrachte. Das Labor ist heute als Kamerlingh Onnes Labor bekannt. Nur ein Jahr nach seiner Ernennung zum Professor wurde er Mitglied der Königlich Niederländischen Akademie der Künste und Wissenschaften.
Verflüssigung von Helium
Am 10. Juli 1908 war er der erste, der Helium verflüssigte, indem er mehrere Vorkühungsstufen und den auf dem Joule-Thomson-Effekt basierenden Hampson-Linde-Kreisprozess nutzte. Auf diese Weise senkte er die Temperatur auf den Siedepunkt von Helium −269 °C, 4,2 K. Durch Druckabbau des flüssigen Heliums erreichte er eine Temperatur von etwa 1,5 K. Dies waren die kältesten Temperaturen, die zu dieser Zeit auf der Erde erreicht wurden. Die verwendete Ausrüstung befindet sich im Museum Boerhaave in Leiden.
Supraleitung
1911 maß Kamerlingh Onnes die elektrische Leitfähigkeit reiner Metalle wie Quecksilber und später Zinn und Blei bei sehr niedriger Temperatur. Einige Wissenschaftler wie William Thomson Lord Kelvin glaubten, dass Elektronen, die durch einen Leiter fließen, zum Stillstand kommen würden, oder mit anderen Worten, der Metallwiderstand würde bei absolutem Nullpunkt unendlich groß werden. Andere, einschließlich Kamerlingh Onnes, waren der Meinung, dass der elektrische Widerstand eines Leiters kontinuierlich abnehmen und auf Null fallen würde. Augustus Matthiessen sagte, dass mit sinkender Temperatur die Metalleitfähigkeit normalerweise zunimmt, oder mit anderen Worten, der elektrische Widerstand mit sinkender Temperatur normalerweise abnimmt.
Am 8. April 1911 stellte Kamerlingh Onnes fest, dass bei 4,2 K der Widerstand in einem festen Quecksilberdraht, der in flüssiges Helium eintaucht, plötzlich verschwand. Er erkannte sofort die Bedeutung der Entdeckung, was deutlich wurde, als sein Notizbuch ein Jahrhundert später entziffert wurde. Er berichtete, dass „Quecksilber in einen neuen Zustand übergegangen ist, der wegen seiner außergewöhnlichen elektrischen Eigenschaften als supraleitender Zustand bezeichnet werden kann". Er veröffentlichte weitere Artikel über das Phänomen und bezeichnete es zunächst als „Supraleitfähigkeit" (supraconductivity), bevor er später den Begriff „Supraleitung" (superconductivity) übernahm.
Kamerlingh Onnes erhielt für seine Arbeit breite Anerkennung, einschließlich des Nobelpreises für Physik 1913 für, wie das Komitee sagte, „seine Untersuchungen der Eigenschaften der Materie bei niedriger Temperatur, die unter anderem zur Herstellung von flüssigem Helium führten".
Vermächtnis
Einige der Instrumente, die er für seine Experimente entwickelt hatte, sind im Boerhaave Museum in Leiden zu sehen. Der Apparat, den er zur erstmaligen Verflüssigung von Helium verwendete, wird in der Eingangshalle der Physikfakultät der Universität Leiden ausgestellt, wo das Tieftemperaturlabor auch nach ihm benannt ist. Sein Student und Nachfolger als Laborleiter Willem Hendrik Keesom war die erste Person, die Helium 1926 verflüssigen konnte. Das ehemalige Kamerlingh Onnes Laborgebäude ist derzeit die Juristische Fakultät der Universität Leiden und ist unter dem Namen „Kamerlingh Onnes Gebouw" Kamerlingh Onnes Gebäude bekannt, oft verkürzt zu „KOG". Die aktuelle Naturwissenschaftliche Fakultät hat ein nach ihm benanntes „Kamerlingh Onnes Laboratorium", sowie eine Plakette und mehrere von Kamerlingh Onnes verwendete Maschinen in der Eingangshalle der Physikfakultät.
Der Kamerlingh Onnes Award wurde zu seinen Ehren gegründet und würdigt weitere Fortschritte in der Tieftemperaturwissenschaft.
Der Onnes-Effekt, der sich auf das Kriechen von superflüssigem Helium bezieht, ist nach ihm benannt.
Der Krater Kamerlingh Onnes auf dem Mond ist nach ihm benannt.
Onnes wird auch zugeschrieben, das Wort „Enthalpie" geprägt zu haben.
Onnes' Entdeckung der Supraleitung wurde 2011 als IEEE-Meilenstein benannt.
Ehrungen und Auszeichnungen
- Matteucci Medal 1910
- Rumford Medal 1912
- Nobelpreis für Physik 1913
- Franklin Medal 1915
Ausgewählte Publikationen
- 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.
