Heike Kamerlingh Onnes ( niederländisch: [ˈɦɛikə ˈkaːmərlɪŋ ˈɔnəs] ; 21. September 1853 – 21. Februar 1926) war ein niederländischer Experimentalphysiker, dem es als erstem gelang, Helium zu verflüssigen und es auf etwa 1,5 Kelvin (K) abzukühlen . Für diese Arbeit wurde ihm 1913 der Nobelpreis für Physik verliehen. [ 2 ] [ 3 ]

Kamerlingh Onnes untersuchte 1911 mit flüssigem Helium die elektrische Leitfähigkeit von festem Quecksilber und fand heraus, dass dessen elektrischer Widerstand bei 4,2 K verschwindet, d. h. Supraleitung . [ 4 ]

Biographie

Heike Kamerlingh Onnes wurde am 21. September 1853 in Groningen , Niederlande, als Sohn von Harm Kamerlingh Onnes, einem Ziegeleibesitzer, und Anna Gerdina Coers aus Arnheim geboren . 1870 begann er sein Studium an der Universität Groningen , das er im folgenden Jahr mit dem Bachelor of Science abschloss . Von 1871 bis 1873 studierte er bei Robert Bunsen und Gustav Kirchhoff an der Universität Heidelberg . Anschließend kehrte er nach Groningen zurück und erlangte dort 1878 seinen Master of Science . [ 5 ] Im Jahr darauf promovierte er mit einer Arbeit über die Erdrotation . [ 6 ]

1878 wurde Kamerlingh Onnes Assistent von Johannes Bosscha , dem Direktor des Polytechnikums Delft , für den er 1881 und 1882 als Dozent einsprang. 1882 wurde er zum Professor für Experimentalphysik und Meteorologie an der Universität Leiden ernannt . [ 5 ] 1904 gründete er ein großes Kryogeniklabor und lud weitere Forscher dorthin ein, was ihm hohes Ansehen in der wissenschaftlichen Gemeinschaft einbrachte. Das Labor ist heute als Kamerlingh-Onnes-Labor bekannt.

Kamerlingh Onnes starb am 21. Februar 1926 in Leiden im Alter von 72 Jahren.

Forschung

Verflüssigung von Helium

Gedenktafel am Kamerlingh-Onnes-Gebäude in Leiden .

Am 10. Juli 1908 gelang es Kamerlingh Onnes als Erstem, Helium zu verflüssigen . Er nutzte dazu mehrere Vorkühlstufen und den auf dem Joule-Thomson-Effekt basierenden Hampson-Linde-Zyklus . So senkte er die Temperatur auf den Siedepunkt von Helium (−269 °C, 4,2 K). Durch Reduzierung des Drucks des flüssigen Heliums erreichte er eine Temperatur von etwa 1,5 K; dies war die damals niedrigste jemals auf der Erde gemessene Temperatur . Die verwendete Apparatur befindet sich im Museum Boerhaave in Leiden.

Kamerlingh Onnes erntete für diese Arbeit breite Anerkennung, darunter den Nobelpreis für Physik im Jahr 1913 „für seine Untersuchungen über die Eigenschaften von Materie bei tiefen Temperaturen, die unter anderem zur Herstellung von flüssigem Helium führten .“ [ 7 ]

Für seine weiteren Forschungen im Tieftemperaturbereich benötigte Kamerlingh Onnes große Mengen Helium. Dieses bezog er 1911 von der Firma Welsbach , die Thorianit zu Thorium für Gasmäntel verarbeitete . Helium entsteht dabei als Nebenprodukt. Zuvor hatte er Helium aus der Verarbeitung von Monazit gewonnen und diesen (noch thoriumhaltigen) Monazit gegen Helium eingetauscht. Auf der Erde kommt Helium üblicherweise zusammen mit radioaktiven Materialien vor, da es ein Produkt des radioaktiven Zerfalls ist . [ 8 ]

Entdeckung der Supraleitung

1911 maß Kamerlingh Onnes die elektrische Leitfähigkeit reiner Metalle ( Quecksilber , später Zinn und Blei ) bei sehr tiefen Temperaturen. Einige Wissenschaftler, wie Lord Kelvin , glaubten, dass der Elektronenfluss in einem Leiter bei absolutem Nullpunkt vollständig zum Erliegen käme oder, anders ausgedrückt, der spezifische Widerstand des Metalls unendlich groß würde. Andere, darunter Kamerlingh Onnes, waren der Ansicht, dass der elektrische Widerstand eines Leiters stetig abnehmen und schließlich auf null sinken würde. Augustus Matthiessen stellte fest, dass sich die Leitfähigkeit von Metallen mit sinkender Temperatur in der Regel verbessert, oder anders ausgedrückt, dass der spezifische Widerstand mit sinkender Temperatur abnimmt. [ 9 ] [ 10 ]

Am 8. April 1911 entdeckte Kamerlingh Onnes, dass bei 4,2 K der Widerstand eines in flüssiges Helium eingetauchten Quecksilberdrahtes schlagartig verschwand. Ihm war die Bedeutung dieser Entdeckung sofort bewusst (wie sich erst ein Jahrhundert später bei der Entzifferung seines Notizbuchs herausstellte). [ 11 ] Er berichtete: „Quecksilber ist in einen neuen Zustand übergegangen, der aufgrund seiner außergewöhnlichen elektrischen Eigenschaften als supraleitender Zustand bezeichnet werden kann.“ Er veröffentlichte weitere Artikel über das Phänomen, zunächst unter dem Begriff „Supraleitung“, später unter dem heute gebräuchlichen Begriff „ Supraleitung “. Am selben Tag notierte er: „Kurz vor Erreichen der niedrigsten Temperatur [etwa 1,8 K] hörte das Sieden plötzlich auf und wurde durch Verdampfung ersetzt, bei der die Flüssigkeit sichtbar schrumpfte.“ Dies war die erste Beobachtung der Suprafluidität des umgebenden Heliumbades. [ 12 ]

Familie

Im Jahr 1887 heiratete Kamerlingh Onnes Maria Adriana Wilhelmina Elisabeth Bijleveld, mit der er ein Kind namens Albert hatte. Sein Bruder Menso Kamerlingh Onnes (1860–1925) war Maler und Vater eines anderen Malers, Harm Kamerlingh Onnes . Ihre Schwester Jenny heiratete Floris Verster (1861–1927), ebenfalls Maler.

Erkennung

Mitgliedschaften

Jahr Organisation Typ Ref.
1883 NiederlandeKöniglich Niederländische Akademie der WissenschaftenMitglied [ 13 ]
1914 Vereinigte StaatenAmerikanische Philosophische GesellschaftInternationales Mitglied [ 14 ]
1916 Vereinigtes Königreich Großbritannien und IrlandKönigliche GesellschaftAusländisches Mitglied [ 15 ]
1920 Vereinigte StaatenNationale Akademie der WissenschaftenInternationales Mitglied [ 16 ]

Auszeichnungen

Jahr Organisation Vergeben Zitat Ref.
1910 Königreich ItalienAccademia dei XLMatteucci-Medaille— [ 17 ]
1912 Vereinigtes Königreich Großbritannien und IrlandKönigliche GesellschaftRumford-Medaille„Aufgrund seiner Forschungen bei niedrigen Temperaturen.“ [ 18 ]
1913 SchwedenKöniglich Schwedische Akademie der WissenschaftenNobelpreis für Physik„Für seine Untersuchungen über die Eigenschaften von Materie bei tiefen Temperaturen, die unter anderem zur Herstellung von flüssigem Helium führten.“ [ 7 ]
1915 Vereinigte StaatenFranklin-InstitutFranklin-Medaille„Tieftemperaturforschung und flüssiges Helium.“ [ 19 ]

Gedenkfeier

Einige der von Kamerlingh Onnes für seine Experimente entwickelten Instrumente sind im Boerhaave Museum in Leiden zu sehen. Die Apparatur, mit der er Helium erstmals verflüssigte, ist in der Eingangshalle des Physik-Instituts der Universität Leiden ausgestellt , wo auch das Tieftemperaturlabor nach ihm benannt ist. Sein Schüler und Nachfolger als Laborleiter, Willem Hendrik Keesom, gelang es 1926 als Erstem, Helium zu verfestigen. Das ehemalige Kamerlingh-Onnes-Laborgebäude beherbergt heute die Rechtswissenschaftliche Fakultät der Universität Leiden und ist als „Kamerlingh-Onnes-Gebäude“ (oft kurz „KOG“) bekannt. Die heutige Naturwissenschaftliche Fakultät verfügt über ein nach ihm benanntes „Kamerlingh-Onnes-Laboratorium“ sowie eine Gedenktafel und mehrere von Kamerlingh Onnes benutzte Geräte in der Aula des Physik-Instituts.

Der Kamerlingh-Onnes-Preis (1948) und der Kamerlingh-Onnes-Preis (2000) wurden zu seinen Ehren ins Leben gerufen, um weitere Fortschritte in der Tieftemperaturwissenschaft zu würdigen.

Der Onnes-Effekt, der das Kriechen von superfluidem Helium beschreibt, ist ihm zu Ehren benannt.

Der Krater Kamerlingh Onnes auf dem Mond ist nach ihm benannt.

Kamerlingh Onnes gilt als derjenige, der den Begriff Enthalpie geprägt hat . [ 20 ]

Kamerlingh Onnes' Entdeckung der Supraleitung wurde 2011 von der IEEE als Meilenstein ausgezeichnet. [ 21 ]

Ausgewählte Publikationen

  • Kamerlingh Onnes, H., „Nieuwe bewijzen voor de aswenteling der aarde.“ Ph.D. Dissertation. Groningen, Niederlande, 1879.
  • Kamerlingh Onnes, H., „Algemeene theorie der vloeistoffen.“ Amsterdam Akad. Verhandl ; 21, 1881.
  • Kamerlingh Onnes, H., „Über das Kryogenlabor in Leiden und über die Erzeugung sehr tiefer Temperaturen.“ Comm. Phys. Lab. Univ. Leiden ; 14, 1894.
  • Kamerlingh Onnes, H., „Théorie générale de l'état fluide.“ Haarlem-Bogen. Neerl. ; 30, 1896.
  • Kamerlingh Onnes, H., „Weitere Experimente mit flüssigem Helium. C. Über die Änderung des elektrischen Widerstands reiner Metalle bei sehr tiefen Temperaturen usw. IV. Der Widerstand von reinem Quecksilber bei Heliumtemperaturen.“ Comm. Phys. Lab. Univ. Leiden ; Nr. 120b, 1911.
  • Kamerlingh Onnes, H., „Weitere Experimente mit flüssigem Helium. D. Über die Änderung des elektrischen Widerstands reiner Metalle bei sehr tiefen Temperaturen usw. V. Das Verschwinden des Widerstands von Quecksilber.“ Comm. Phys. Lab. Univ. Leiden ; Nr. 122b, 1911.
  • Kamerlingh Onnes, H., „Weitere Experimente mit flüssigem Helium. G. Über den elektrischen Widerstand reiner Metalle usw. VI. Über die plötzliche Änderung der Geschwindigkeit, mit der der Widerstand von Quecksilber verschwindet.“ Comm. Phys. Lab. Univ. Leiden ; Nr. 124c, 1911.
  • Kamerlingh Onnes, H., „Über die niedrigste bisher erreichte Temperatur.“ Comm. Phys. Lab. Univ. Leiden ; Nr. 159, 1922.

Siehe auch

Referenzen

  1. ^ a b c d e f "Heike Kamerlingh Onnes" . Mathematics Genealogy Project . North Dakota State University . Abgerufen am 30. Mai 2025 .
  2. ^ Sengers, Johanna Levelt: How Fluids Unmix: Entdeckungen der Schule von Van der Waals und Kamerlingh Onnes . (Edita – the Publishing House of the Royal, 2002, 318 Seiten)
  3. ^ van Delft, Dirk (2007) Gefrierphysik, Heike Kamerlingh Onnes und die Suche nach Kälte , Edita, Amsterdam, ISBN 9069845199Die
  4. ^ Blundell, Stephen: Supraleitung: Eine sehr kurze Einführung . (Oxford University Press, 1. Auflage, 2009, S. 20)
  5. ^ a b „Heike Kamerlingh Onnes – Biographical“ . Nobel Foundation . Archiviert vom Original am 9. September 2025. Abgerufen am 24. April 2012 .
  6. ^ Kamerlingh Onnes, Heike (1879). Nieuwe bewijzen voor de aswenteling der aarde (PhD) (auf Niederländisch). Wolters Kluwer . OCLC 78310832 . 
  7. ^ a b „Nobelpreis für Physik 1913“ . Nobelstiftung . Archiviert vom Original am 19. September 2008. Abgerufen am 9. Oktober 2008 .
  8. ^ van Delft, Dirk (1. März 2008). „Kleine Tasse Helium, große Wissenschaft“ . Physics Today . 61 (3): 36–42 . Bibcode : 2008PhT....61c..36V . doi : 10.1063/1.2897948 . ISSN 0031-9228 . 
  9. ^ Matthiessen, A.; von Bose, M. (1862). „Über den Einfluss der Temperatur auf die elektrische Leitfähigkeit von Metallen“ . Philosophical Transactions of the Royal Society of London . 152 (152): 1–27 . doi : 10.1098/rstl.1862.0001 .
  10. ^ Matthiessen, A.; Vogt, C. (1864). „Über den Einfluss der Temperatur auf die elektrische Leitfähigkeit von Legierungen“ . Philosophical Transactions of the Royal Society of London . 154 (154): 167–200 . doi : 10.1098/rstl.1864.0004 .
  11. ^ van Delft, Dirk; Kes, Peter (September 2010). „Die Entdeckung der Supraleitung“ (PDF) . Physics Today . 63 (9): 38–43 . Bibcode : 2010PhT....63i..38V . doi : 10.1063/1.3490499 .
  12. ^ Wysokiński, KI (2012). „Bemerkungen zu den ersten hundert Jahren der Supraleitung“. Acta Physica Polonica A. 121 ( 4): 721–725 . arXiv : 1111.5318 . Bibcode : 2012AcPPA.121..721W . doi : 10.12693/APhysPolA.121.721 .
  13. ^ „Heike Kamerlingh Onnes (1853 – 1926)“ . dwc.knaw.nl . Archiviert vom Original am 13. Juni 2024 . Abgerufen am 22. Juli 2015 .
  14. ^ „APS-Mitgliedergeschichte“ . search.amphilsoc.org . Archiviert vom Original am 8. November 2023. Abgerufen am 8. November 2023 .
  15. ^ „Suchergebnisse“ . catalogs.royalsociety.org . Abgerufen am 23. November 2025 .
  16. ^ „Heike Onnes“ . www.nasonline.org . Archiviert vom Original am 8. November 2023. Abgerufen am 8. November 2023 .
  17. ^ „Medaglie“ . www.accademiaxl.it (auf Italienisch) . Abgerufen am 4. November 2025 .
  18. ^ „Rumford-Medaille“ . royalsociety.org . Abgerufen am 19. Juni 2024 .
  19. ^ „Heike Kamerlingh Onnes“ . Franklin-Institut . 15. Januar 2014. Archiviert vom Original am 3. Juni 2024 . Abgerufen am 23. November 2025 .
  20. ^ Howard, Irmgard (2002). „H steht für Enthalpie. Dank an Heike Kamerlingh Onnes und Alfred W. Porter.“ Journal of Chemical Education . 79 (6): 697. Bibcode : 2002JChEd..79..697H . doi : 10.1021/ed079p697 .
  21. ^ „Meilensteine: Liste der IEEE-Meilensteine“ . IEEE Global History Network . IEEE . Abgerufen am 29. Juli 2011 .

Weiterführende Literatur