Гейке Камерлінг-Оннес

Гейке Камерлінг-Оннес
Народився	21 вересня 1853(1853-09-21) Гронінген, Нідерланди
Помер	21 лютого 1926(1926-02-21) (72 роки) Лейден, Нідерланди
Місце проживання	Нідерланди
Громадянство	Нідерланди
Національність	голландець
Галузь наукових інтересів	фізика та хімія низьких температур
Заклад	Лейденський університет
Alma mater	Гронінгенській університет
Вчене звання	професор
Відомий завдяки:	охолодження газів, відкриття надпровідності
Нагороди	Нобелівська премія з фізики (1913)

Гейке Камерлінг-Оннес (нід. Heike Kamerlingh Onnes; * 21 вересня 1853, Гронінген — † 21 лютого 1926, Лейден) — нідерландський фізик і хімік, лауреат Нобелівської премії з фізики 1913 року.

Біографія

Голландський фізик Хейке Камерлінг-Оннес народився в Гронінгені на півночі Нідерландів. Його батько Гарм Камерлінг-Оннес був процвітаючим власником цегляного заводу, мати, вроджена Ганна Гердина Коерс, була дочкою архітектора.

Після закінчення середньої школи Камерлінг-Оннес у 1870 р. поступив в Гронінгенській університет, де вивчав математику і фізику. Ступінь кандидата (приблизно еквівалентну ступеню бакалавра) він отримав в 1871 р. Три семестри Камерлінг-Оннес провів в Гейдельбергському університеті (Німеччина), де його заняттями керували хімік Роберт Бунзен і фізик Густав Кірхгоф. У 1873 р. Камерлінг-Оннес повернувся до Гронінгену. Через шість років він блискуче захистив докторську дисертацію, в якій запропонував новий доказ обертання Землі.

З 1878 по 1882 р. Камерлінг-Оннес читав лекції в Політехнічному училищі (пізніше перетвореному в Технічний університет) Дельфта. Увагу Камерлінг-Оннеса привертала теорія газів Йоганнеса Ван-дер-Ваальса, що встановлює співвідношення між тиском, температурою і об'ємом. Вона дозволяла врахувати відмінності в поведінці реальних і ідеальних газів. У той час Ван-дер-Ваальс викладав в Амстердамі, і Камерлінг-Оннес вступив з ним в листування з приводу молекулярної теорії.

У 1882 р., у віці двадцяти дев'яти років, Камерлінг-Оннес отримав призначення на посаду професора експериментальної фізики Лейденського університету і став на чолі фізичної лабораторії цього університету. У своїй вступній лекції Камерлінг-Оннес проголосив принцип, яким неухильно керувався впродовж сорока двох років свого перебування в Лейденському університеті: «Через вимірювання до знання». На думку Камерлінг-Оннеса, фізичні лабораторії повинні проводити кількісні вимірювання і ставити якісні експерименти; теоретичні описи мають підкріплюватися точними вимірюваннями, вироблюваними з астрономічною точністю.

Згідно з теорією відповідних станів Ван-дер-Ваальса, всі гази поводяться однаково, якщо одиниці тиску і температури вибрані з урахуванням слабких сил тяжіння між молекулами. Камерлінг-Оннес вважав, що дослідження поведінки газів при низьких температурах може дати важливу інформацію для перевірки теорії відповідних станів. Для досягнення низьких температур необхідно зріджувати гази. Камерлінг-Оннес вибрав темою для роботи своєї лабораторії вузьку область криогеніки – дослідження низькотемпературних ефектів. Він побудував завод зі зріджування газів для отримання великих кількостей низькотемпературних рідин – кисню, азоту і повітря. Ці рідини були необхідні для проведення експериментів з вивчення властивостей матеріалів і досягнення ще нижчих температур. Щоб підготувати кваліфікованих асистентів, Камерлінг-Оннес у 1909 р. відкрив училище для механіків і склодувів. Незабаром випускників лейденського училища можна було зустріти у фізичних лабораторіях всього світу. Лабораторія Камерлінг-Оннеса стала зразком для науково-дослідних інститутів XX століття.

Хоча шотландський вчений Джеймс Дьюар отримав рідкий водень в 1898 р., тільки Камерлінг-Оннесу вдалося налагодити отримання рідкого водню в значних кількостях. Його заводська установка виробляла 4 літри рідкого водню на годину. Для створення установки було потрібно все мистецтво підготовлених Камерлінг-Оннесом техніків: механіків — для створення насосів, склодувів — для виготовлення прозорих судин, крізь стінки яких можна було б спостерігати за поведінкою речовин при низьких температурах.

Через два роки Камерлінг-Оннесу вперше вдалося отримати рідкий гелій при температурі всього лише на 4° вище за абсолютний нуль. Деякі учені сумнівалися, що це взагалі досяжно. «Я був у нестямі від радості, коли зміг продемонструвати рідкий гелій моєму другу Ван-дер-Ваальсу, чия теорія була моєю дороговказною ниткою, що дозволила довести зріджування до кінця», — згадував згодом Камерлінг-Оннес. За допомогою рідкого гелію Камерлінг-Оннесу вдалося досягти ще нижчих температур: 1,38°K в 1909 р. і 1,04°K в 1910-му. Проте основною його турботою залишалося дослідження властивостей речовин при таких низьких температурах. Він вивчав спектри поглинання елементів, фосфоресценцію різних з'єднань, в'язкість зріджених газів і магнітні властивості речовин. Оскільки температура є мірою випадкового руху молекул речовини, а це затемняє суть деяких явищ, пониження температури може, за виразом Камерлінг-Оннеса, допомогти «підвести завісу, яку простягають над внутрішнім світом атомів і електронів теплові рухи при звичайних температурах».

Своє найбільш вражаюче відкриття Камерлінг-Оннес зробив в 1911 р. Він виявив, що при низьких температурах електричний опір деяких металів повністю зникає. Це явище Камерлінг-Оннес назвав надпровідністю. Камерлінг-Оннес припустив, що пояснення надпровідності буде дано квантовою теорією. У 1957 р. Джон Бардін, Леон Купер і Дж. Роберт Шріффер запропонували теоретичне пояснення явища надпровідності.

Камерлінг-Оннес був удостоєний Нобелівської премії з фізики 1913 року «за дослідження властивостей речовини при низьких температурах, які привели до виробництва рідкого гелію». Представляючи лавреата, Теодор Нордстрем з Шведської королівської академії наук сказав, що «досягнення таких низьких температур має величезне значення для фізичних досліджень і роботи Камерлінг-Оннеса внесуть свій внесок до нових теорій електрона».

Камерлінг-Оннес на поштовій марці Нідерландів. 1936 р.

Камерлінг-Оннес, що здобув загальну любов і що заслужив почесне прізвисько Пан Абсолютний Нуль, багато що зробив для розвитку міжнародної співпраці в області науки. Він охоче запрошував іноземних учених попрацювати в своїй лабораторії. Заснований ним журнал «Повідомлення з фізичної лабораторії Лейденського університету» ("Communications From the Physical Laboratory of the University of Leiden") став найавторитетнішим виданням з фізики низьких температур. Камерлінг-Оннес брав діяльну участь в розробці методів використання низьких температур: зберіганні харчових продуктів; створенні вагонів-рефрижераторів і виробництві льоду.

У 1887 р. Камерлінг-Оннес одружився з Елізабет Білефельд. У подружжя народився один син. Інтереси Камерлінг-Оннес не замикалися в стінах його лабораторії. Він був зразковим сім'янином, і його колеги відзивалися про нього як про людину великої чарівливості і скромності. Під час першої світової війни він брав участь в організації допомоги голодуючим дітям різних країн. Грандіозність його звершень і інтенсивність наукової діяльності знаходилися в явній невідповідності з крихким здоров'ям, яким він відрізнявся впродовж всього свого життя. Після нетривалої хвороби Камерлінг-Оннес помер в Лейдені 21 лютого 1926 р.

У числі його численних нагород були золота медаль Маттеуччі Національної академії наук Італії, медаль Румфорда Лондонського королівського товариства і медаль Франкліна Франкліновського інституту. Він був почесним доктором Берлінського університету. Коли йому не виповнилося і тридцяти, він був вибраний членом Королівської академії наук в Амстердамі. Камерлінг-Оннес перебував членом академій наук Копенгагена, Геттінгена, Галле, Упсала, Туріну і Відня.

Посилання

• Лауреаты Нобелевской премии: Энциклопедия: Пер. с англ.– М.: Прогресс, 1992
• Scientists of the Dutch School Kamerlingh Onnes, Royal Netherlands Academy of Arts and Sciences
• Albert van Helden Heike Kamerlingh Onnes 1853 – 1926 In: K. van Berkel, A. van Helden, and L. Palm ed., A History of Science in The Netherlands. Survey, Themes and Reference (Leiden: Brill, 1999) 491 - 494.
• Nobel Prize, Physics 1913 -- official site.
• Helium liquefier, G.J. Flim, Leiden, 1908 Drawing of the Physics Laboratory in Leiden, 1921 - Boerhaave Museum Dutch National Museum of the History of Science and Medicine.
• About Heike Kamerlingh Onnes, Nobel-winners.com.
• Eric W. Weisstein , Kamerlingh-Onnes, Heike (1853-1926).
• Dirk Reimer, "Historical background", A Guide to Superconductivity. 1997.
• Museum Boerhaave Negen Nederlandse Nobelprijswinnaars
• J. van den Handel, Kamerlingh Onnes, Heike (1853-1926), in Biografisch Woordenboek van Nederland. (In Dutch).
• Biography of Heike Kamerlingh Onnes (1853 – 1926) at the National library of the Netherlands.
• Freezing Physics: Heike Kamerlingh Onnes and the Quest for Cold , Van Delft Dirk (2007). Edita - The Publishing House Of The Royal Netherlands Academy of Arts and Sciences. ISBN 978-90-6984-519-7.