К столетию открытия сверхпроводимости

Хейке Камерлинг-Оннес. Биографичеcкий очерк

Хейке Камерлинг-Оннес (Heike Kamerlingh Onnes) - голландский физик-экспериментатор, широко известен работами в области криогенных температур. Первым в истории получил жидкий гелий в своей лаборатории. Открыл явление сверхпроводимости в металлах. Основал низкотемпературную научную школу в Лейденском университете. Получил Нобелевскую премию по физике в 1913 году.

Юность

Голландский физик Хейке Камерлинг-Оннес родился в Гронингене на севере Нидерландов. Его отец Харм Камерлинг-Оннес был преуспевающим владельцем кирпичного завода, мать, урожденная Анна Гердина Коерс, была дочерью архитектора.

По окончании средней школы Камерлинг-Оннес в 1870 г. поступил в Гронингенский университет, где изучал математику и физику. Степень кандидата (примерно эквивалентную степени бакалавра) он получил в 1871 г. Три семестра Камерлинг-Оннес провел в Гейдельбергском университете (Германия), где его занятиями руководили химик Роберт Бунзен и физик Густав Кирхгоф. В 1873 г. Камерлинг-Оннес возвратился в Гронинген. Через шесть лет он блестяще защитил докторскую диссертацию, в которой предложил новое доказательство вращения Земли.

Гронингенский университет

С 1878 по 1882 г. Камерлинг-Оннес читал лекции в Политехническом училище (позднее преобразованном в Технический университет) Делфта. Внимание Камерлинг-Оннес привлекала теория газов Йоханнеса Ван-дер-Ваальса, устанавливающая соотношение между давлением, температурой и объемом. Она позволяла учесть различия в поведении реальных и идеальных газов. В то время Ван-дер-Ваальс преподавал в Амстердаме, и К.–О. вступил с ним в переписку по поводу молекулярной теории.

Технический университет Делфта

Создание лаборатории

В 1882 г. в возрасте двадцати девяти лет, Камерлинг-Оннес получил назначение на должность профессора экспериментальной физики Лейденского университета и стал во главе физической лаборатории этого университета.
Техническое преимущество Лейденской лаборатории дало себя знать довольно быстро. За короткий срок Камерлинг-Оннес преодолел все известные ступени на пути к абсолютному нулю. Последовательно были превращены в жидкость кислород, неон, водород. Следующий шаг был очевиден – жидкий гелий.
>> Создание лаборатории

Жидкий гелий

В присутствии физиков, приглашенных из разных стран, 10 июля 1908 г. начался исторический эксперимент. Сжижение гелия проводилось на каскадной установке, которая и сегодня удивляет инженеров своим совершенством. Штурм начался в 6 ч утра с сжижения 20 л водорода, необходимого для охлаждения гелия. Эта работа была завершена к 2 ч дня. Через 3 ч началась циркуляция охлажденного гелия, и с этого момента внутренний криостат ожижителя оказался в области еще не исследованных низких температур.
>> Жидкий гелий

Сверхпроводимость

Главным направлением своих исследований Камерлинг-Оннес считал «изучение параметров разных веществ при гелиевых температурах».
В одном из экспериментов Камерлинг-Оннес заморозил ртуть в сосуде, содержащем жидкий гелий, и приступил к измерению сопротивления.
«… и не осталось колебаний в существовании нового состояния ртути, в котором сопротивление физики исчезает… ртуть перешла в новое состояние, и, беря во внимание его исключительные электрические характеристики, его можно назвать «сверхпроводящим состоянием».
Камерлинг-Оннес предположил, что объяснение сверхпроводимости будет дано квантовой теорией. Однако только спустя полвека в 1957 г. Джон Бардин, Леон Купер и Дж. Роберт Шриффер предложили теоретическое объяснение явления сверхпроводимости.
>> Сверхпроводимость

Признание

Камерлинг-Оннес, снискавший всеобщую любовь и заслуживший почетное прозвище «Господин Абсолютного Нуля», многое сделал для развития международного сотрудничества в области науки. Камерлинг-Оннес был удостоен Нобелевской премии по физике 1913 г. «за исследования свойств вещества при низких температурах, которые привели к производству жидкого гелия». В числе его наград были и многие другие престижные медали и знаки отличия.
>> Признание

Личная жизнь

В 1887 г. Камерлинг-Оннес вступил в брак с Элизабет Билефельд. У супругов родился один сын. Интересы Камерлинг-Оннес не замыкались в стенах его лаборатории. Он был преданным семьянином, и его коллеги отзывались о нем как о человеке большого обаяния и скромности. Во время первой мировой войны он принимал участие в организации помощи голодающим детям различных стран. Грандиозность его свершений и интенсивность научной деятельности находились в явном несоответствии с хрупким здоровьем, которым он отличался на протяжении всей своей жизни. После непродолжительной болезни Камерлинг-Оннес скончался в Лейдене 21 февраля 1926 г.

Publications

• 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., "Theorie generale de l'etat fluide." Haarlem Arch. Neerl. 30, 1896.
• Kamerlingh Onnes, H., "The Superconductivity of Mercury." Comm. Phys. Lab. Univ. Leiden, Nos. 122 and 124, 1911.
• Kamerlingh Onnes, H., "On the Lowest Temperature Yet Obtained." Comm. Phys. Lab. Univ. Leiden, No. 159, 1922.
• Kamerlingh Onnes, H., "Investigations into the properties of substances at low temperatures, which have led, amongst other things, to the preparation of liquid helium." Nobel Lecture, December 11, 1913.

Официальные ссылки

Гронингенский университет: www.rug.nl
Технический университет Делфта: home.tudelft.nl
Лейденский университет: www.leidenuniv.nl
Нобелевский комитет: www.nobelprize.org

Эта страница оформлена при поддержке РФФИ (проект №11-08-00724)
Фотографии и рисунки взяты из открытых источников в Интернете.
Материал поступил 20 ноября 2011 года