Heike Kamerlingh Onnes

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Naar navigatie springen Naar zoeken springen
Nobelprijswinnaar  Heike Kamerlingh Onnes
21 september 185321 februari 1926
Heike Kamerlingh Onnes
Heike Kamerlingh Onnes
Geboorteland Nederland
Geboorteplaats Groningen
Overlijdensplaats Leiden
Nobelprijs Natuurkunde
Jaar 1913
Reden "Voor zijn onderzoek naar de eigenschappen van materie bij lage temperaturen, dat onder andere tot de productie van vloeibaar helium heeft geleid."
Voorganger(s) Nils Gustaf Dalén
Opvolger(s) Max von Laue
Portaal  Portaalicoon   Natuurkunde

Heike Kamerlingh Onnes (Groningen, 21 september 1853[1]Leiden, 21 februari 1926[2]) was een Nederlands natuurkundige, winnaar van de Nobelprijs voor Natuurkunde en hoogleraar aan de Universiteit van Leiden.[3] "Door meten tot weten" was de slagzin van zijn laboratorium. Deze lijfspreuk introduceerde hij bij zijn inaugurele rede in 1882. Hij gaf daarmee aan welk belang hij hechtte aan experimenteel werk om kennis te vergaren.

Levensloop[bewerken]

Kamerlingh Onnes (aanvankelijk Onnes, later trok hij zijn tweede voornaam Kamerlingh bij zijn achternaam) werd op 21 september 1853 in Groningen geboren als zoon van de dakpannenfabrikant Harm Kamerlingh Onnes en Anna Gerdina Coers. Hij groeide op in een welgesteld gezin en doorliep zonder problemen de hogereburgerschool. Ook legde hij met succes het staatsexamen Grieks en Latijn af, dat hij moest behalen om toegelaten te worden tot de universiteit.

Opleiding[bewerken]

Vanaf 1870 studeerde Onnes wis- en natuurkunde aan de Rijksuniversiteit Groningen waar hij zijn propedeuse in de scheikunde behaalde. In zijn eerste studiejaar beantwoordde hij een prijsvraag die door de universiteit van Utrecht was uitgeschreven en die met een gouden medaille werd beloond. In het jaar erna ging hij door de slechte laboratoriumomstandigheden op advies van Donders studeren aan de Heidelbergse Ruprecht-Karls-universiteit en wel scheikunde onder Robert Bunsen. Bunsen was een rasechte experimentator, en hoewel Onnes volgens Bunsen een goed student was, vond hij zijn heil bij hoogleraar natuurkunde aan dezelfde universiteit Gustav Robert Kirchhoff. Vooral de combinatie van theorie en praktijk trok Onnes.

In 1873 keerde hij terug naar zijn geboortestad. Tijdens zijn studietijd (vanaf 1875) was hij voorzitter van het GSC Vindicat atque Polit, dat hij in die tijd van een dreigend faillissement redde. Nadat Onnes in 1876 zijn doctoraalexamen had afgelegd werd hij in 1878 de assistent van Johannes Bosscha jr., directeur van de Polytechnische School te Delft (huidige Technische Universiteit) te Delft. Op 10 juli 1879 promoveerde hij te Groningen op het proefschrift Nieuwe bewijzen voor de aswenteling der aarde bij hoogleraar Rudolf Adriaan Mees.[4]

Toen hij een wedstrijd won die was uitgeschreven door Kirchhoff werd Onnes in staat gesteld om een jaar lang een assistentschap te vervullen. Hij kreeg als opdracht van Kirchhoff om een functionerende slinger van Foucault te ontwerpen met een slingerlengte van twee meter. Dit was technisch zeer moeilijk, omdat deze slinger door de draaiing van de aarde feitelijk draait ten opzichte van het oppervlak, en er op een gegeven moment een draai ontstaat in het touw. Onnes zou het onderzoek hiernaar voortzetten, waarvoor hij zich ook verdiepte in de theorie, na dit jaar assistentschap in Groningen. Het verhaal gaat dat hij hiervoor ’s nachts moest werken in de kelder, om de vele trillingen van het voorbijkomende verkeer te omzeilen.

Hoogleraar[bewerken]

In 1882 werd Onnes hoogleraar in de experimentele natuurkunde aan de Universiteit Leiden. Deze plek was vrijgekomen na het vertrek van professor Pieter Rijke, en voor deze vacante positie moest Kamerlingh Onnes concurreren met Wilhelm Röntgen, de latere ontdekker van de röntgenstraling, een rasechte experimentator en favoriet van Rijke. Onder meer door de inspanningen van zijn vriend Hendrik Lorentz, professor in Leiden in de theoretische natuurkunde, werd Kamerlingh Onnes uiteindelijk toch hoogleraar te Leiden.

Door meten tot weten[bewerken]

In zijn inaugurele rede De beteekenis van het quantitatief onderzoek in de natuurkunde (Leiden, 11 november 1882) voerde Onnes de slagzin Door meten tot weten in.

Aanhalingsteken openen

Naar mijn inzicht moet bij de proefondervindelijke beoefening der natuurkunde het streven naar quantitatief onderzoek, d.w.z. naar het opsporen van de maatbetrekkingen in de verschijnselen, op den voorgrond staan. Door meten tot weten, zou ik als zinspreuk boven elk physisch laboratorium willen schrijven[5]

Aanhalingsteken sluiten

Kwantitatief onderzoek was nuttig op drie manieren, volgens Onnes, voor wetten, instrumenten en standaarden. Door metingen kon een wet achterhaald worden (vrije val) of een omzetting (Rumford boorde in een kanon en vond dat de ontwikkelde warmte overeenkwam met de verrichte arbeid). De kunst was om verschijnselen in meetbare vorm te brengen (Volta, Coulomb, Gauss, Poisson en Green, en de elektrometer van Thomson) in samenwerking met de wiskunde. Meetresultaten konden tot nieuwe meetinstrumenten leiden, die weer nieuwe verschijnselen konden ontsluiten. (thermo-elektriciteit, de spiegelaflezing op een magneet van Gauss). Verder leidde kwantitatief onderzoek tot praktische internationale standaarden en eenheden (metrologie).

Eerbewijzen[bewerken]

Zeer jong, op dertigjarige leeftijd, werd hij verkozen tot lid van de Koninklijke Nederlandse Akademie van Wetenschappen. In 1913 ontving hij de Nobelprijs voor de Natuurkunde voor "zijn onderzoek naar de eigenschappen van materie bij lage temperaturen, hetgeen onder andere leidde tot de productie van vloeibaar helium". In 1910 had hij al de Matteucci Medal ontvangen, in 1912 de Rumford Medal.

Leidse Instrumentmakersschool[bewerken]

In 1901 richtte Kamerlingh Onnes de Leidse Instrumentmakersschool (LIS) op. In die tijd was het gebruikelijk dat onderzoekers hun eigen meetinstrumenten vervaardigden. Omdat hierdoor tijd voor onderzoek verloren ging, haalde hij direct na zijn aanstelling als hoogleraar technisch opgeleide vaklieden uit Duitsland. Hij gaf hun de opdracht talentvolle jonge mensen op te leiden tot instrumentmaker en glasblazer. De LIS bestaat nog altijd als praktische mbo-opleiding.

Vloeibaar maken van helium[bewerken]

Heike Kamerlingh Onnes en Johannes Diderik van der Waals (r.), in Leiden, 1908
Herdenkingssteen aan de Universiteit Leiden

Na zijn aantreden als hoogleraar te Leiden begon Kamerlingh Onnes met de bouw van een koudelaboratorium en raakte hij met buitenlandse onderzoekers verwikkeld in een felle concurrentiestrijd over het vloeibaar maken van gassen. Hij richtte zijn onderzoek op het controleren van de beweringen van Johannes van der Waals, die stelde dat ieder gas vloeibaar kon worden gemaakt, maar slechts onder de kritische temperatuur. Boven die kritische temperatuur kan het gas, ongeacht de druk, niet vloeibaar worden. Hiertoe wilde hij vloeibare waterstof proberen te maken, het eenvoudigste gas dat toen bekend was (helium was nog niet ontdekt). Hij moest daarvoor eerst zorgen voor vloeibare zuurstof, waarmee hij vervolgens kon werken aan vloeibare waterstof. Om hier te komen moest hij veel technische problemen overwinnen, zoals verontreinigingen door pompen en olie.

Het was echter niet Kamerlingh Onnes maar zijn concurrent, de Schotse natuurkundige James Dewar, die er in 1898 in slaagde om als eerste waterstof vloeibaar te maken. Hierbij werd een temperatuur van −253 °C bereikt. Voor Kamerlingh Onnes restte slechts één mogelijkheid om een nog lagere temperatuur te bereiken: het vloeibaar maken van het edelgas helium.

Op 10 juli 1908 slaagde Kamerlingh Onnes er als eerste in om helium bij een temperatuur van −269 °C vloeibaar te maken. Met dit doel voor ogen had hij in 1904 een speciaal cryogeen laboratorium opgericht, dat nog geruime tijd als 'het koudste plekje ter wereld' gold. Gebruikmakend van het Joule-Thomson-effect lukte het hem om een temperatuur van 0,9 kelvin te bereiken – minder dan één graad boven het absolute nulpunt. Op dat moment was de opstelling in zijn lab de koudste plaats op aarde. Tot 1923 zou Leiden de enige plaats ter wereld zijn waar de temperatuur van vloeibaar helium kon worden bereikt. Er kwamen dan ook vaak buitenlandse wetenschappers die daar hun theorieën wilden testen om te zien of deze bij lage temperaturen nog steeds golden.

Een bekend grapje was dan ook: Wat is de koudste stad ter wereld? Niet Verchojansk maar Leiden.

Ontdekking van supergeleiding[bewerken]

In 1911 ontdekte Kamerlingh Onnes dat zuivere metalen – zoals kwik, tin en lood – bij extreem lage temperaturen supergeleidend worden. Zijn bevindingen publiceerde hij in november dat jaar onder de titel "On the sudden change in the rate at which the resistance of mercury disappears".[6] Lange tijd werd aangenomen dat deze ontdekking bij toeval gebeurde, mede omdat de aantekeningen uit deze periode verloren werden gewaand. Bij de herontdekking begin 2011 van Kamerlingh Onnes' aantekeningen uit deze periode werd duidelijk dat de ontdekking van supergeleiding geen toeval, maar het directe gevolg van gepland onderzoek was geweest.[7]

De instrumenten die Kamerlingh Onnes voor zijn experimenten liet vervaardigen, zijn nog steeds te bezichtigen in Leiden, in het Boerhaave Museum. De vloeibaar-heliumopstelling staat in het Kamerlingh Onnes Laboratorium in het Bio Science Park in Leiden. Zijn student en opvolger als directeur van het lab Willem Keesom slaagde er in 1926 als eerste in helium in vaste toestand te brengen.

Persoonlijk leven[bewerken]

Air France KLM-toestel genoemd naar Heike Kamerlingh Onnes
Ehrenfest, Lorentz, Bohr en Kamerlingh Onnes in het Cryogeen lab (1919)
Graf van Kamerlingh Onnes in Voorschoten

Kamerlingh Onnes trouwde op 8 september 1887 te Den Haag met Maria Adriana Wilhelmina Elisabeth Bijleveld, dochter van Rudolf Theodoor Bijleveld. Ze kregen een zoon, Albert.[8] Hij was een broer van de schilder Menso Kamerlingh Onnes (en daarmee een oom van diens zoon de schilder Harm Kamerlingh Onnes) en een zwager van de zeker zo bekende schilder Floris Verster, die getrouwd was met zijn zuster Jenny Kamerlingh Onnes.

In 1924, toen hij de zeventigjarige leeftijd had bereikt moest Onnes zijn ambt neerleggen. Desondanks bleef hij verbonden met zijn laboratorium. Na een kort ziekbed overleed hij op 21 februari 1926 in Leiden. Zijn stoffelijk overschot werd op de begraafplaats te Voorschoten in het familiegraf bijgezet.

Vernoemingen[bewerken]

Het natuurkundig laboratorium tegenover het Van der Werfpark in Leiden, waar Kamerlingh Onnes zijn experimenten uitvoerde, is in 1932 naar hem Kamerlingh Onnes Laboratorium genoemd. Het gebouw is nu in gebruik bij de Faculteit der Rechtsgeleerdheid van de Universiteit Leiden, onder de naam Kamerlingh Onnes Gebouw. De huidige Faculteit der Wiskunde en Natuurwetenschappen heeft ook een Kamerlingh Onnes Laboratorium, waar nog altijd experimenten bij zeer lage temperaturen worden uitgevoerd.[9] Daarnaast is in de stad Groningen een school behorende tot het Reitdiep College naar Kamerlingh Onnes genoemd. Dit was een oude hbs. Verder zijn bijvoorbeeld een Spurt-trein en een KLM-toestel naar hem vernoemd, alsook een maankrater. Ten slotte kennen diverse plaatsen straten die naar Kamerlingh Onnes zijn vernoemd.

Promoties[bewerken]

Alle 24 onderstaande promoties met Onnes als promotor waren aan de Rijksuniversiteit Leiden.[10] Onnes had net als Lorentz vrouwelijke promovendi, maar die werden bij hem (anders dan bij Lorentz) voortijdig "weggetrouwd".[3]

Promovendus Proefschrift Jaar
#afstammelingen[10]
Boks, Johan Isothermen van helium bij temperaturen van + 20° C. en verandering van de dichtheid van vloeibaar helium tusschen 4°.2 K. en 1°.2 K. 1924
Braak, Cornelis Isothermen van waterstof 1908
Cath, Pieter Metingen aangaande de temperatuurschaal beneden 0 °C 1917
Clay, Jacob De galvanische weerstand van metalen en legeeringen bij lage temperaturen 1908 15
Crommelin, Claude Metingen betreffende de toestandsvergelijking van argon 1910
de Haas, Marc Metingen in absolute maat van wrijvingscoëfficiënten van vloeistoffen tusschen het kookpunt en den kritischen toestand 1894 1
de Haas, Wander Metingen over de compressibiliteit van waterstof in het bijzonder van waterstofdamp bij en beneden het kookpunt [Measurements on the Compressibility of Hydrogen] 1912 441
de Vries, Eliza Metingen over den invloed van de temperatuur op de capillaire stijghoogte bij aether, tusschen den kritischen toestand en het kookpunt van aethyleen 1893
Fabius, Gerbert Over de verschijnselen in de nabijheid van het Kritisch Punt 1908
Hartman, Charles Metingen omtrent de dwarsplooi op het Ψ-vlak van Van Der Waals bij mengsels van chloormethyl en koolzuur 1899
Jackson, Leonard Onderzoekingen over het Paramagnetisme bij Lage Temperaturen 1923
Kuenen, Johannes Metingen betreffende het oppervlak van Van der Waals voor mengsels van koolzuur en chloormethyl 1892 1
Kuypers, Hendrik Isothermen van zuurstof bij lage temperaturen 1924
Lebret, Adriaan Metingen over het verschijnsel van Hall in bismuth 1895
Penning, Frans Metingen over isopyknen van gassen bij lage temperaturen 1923
Sissingh, Remmelt Metingen over de elliptische polarisatie van het licht 1885 2
Stoel, Leendert Metingen over den invloed van de temperatuur op de inwendige wrijving van vloeistoffen tusschen het kookpunt en den kritischen toestand 1891
Tuyn, Willem Weerstandsmetingen in vloeibaar helium 1924
van Bemmelen, Willem De isogonen in de XVIde en XVIIde eeuw 1893
van Eldik, Anthony Metingen van de capillaire stijghoogte der vloeibare phase van een mengsel van twee stoffen bij evenwicht met de gasphase 1898
van Everdingen, Ewoud Metingen over het verschijnsel van Hall en de toename van den weerstand in het magnetisch veld 1897 4
van Urk, Arend Metingen over zuurstof, stikstof en hunne mengsels bij lage temperaturen 1924
Verschaffelt, Jules Emile Metingen omtrent het Verloop der Isothermen bij Mengsels van Koolzuur en Waterstof 1899
Zeeman, Pieter Metingen over het verschijnsel van Kerr 1893 70

Trivia[bewerken]

  • Kamerlingh is eigenlijk de tweede voornaam, niet een deel van de achternaam. Het werd echter gewoonte dat alle leden van de familie dezelfde tweede voornaam kregen, en dat die naam voluit geschreven werd, dus niet H.K. Onnes, maar H. Kamerlingh Onnes.
  • Toen Albert Einstein net afgestudeerd was, solliciteerde hij bij Kamerlingh Onnes naar een baan. Kamerlingh Onnes heeft deze briefkaart zelfs nooit beantwoord. Later is Einstein mede door de inspanningen van Kamerlingh Onnes toch naar Leiden gehaald als bijzonder hoogleraar.
  • Kamerlingh Onnes heeft gewoond in Huize Ter Wetering aan de Haagweg te Leiden (destijds nog Zoeterwoude), dat hij in 1906 heeft laten verbouwen onder regie van architect Hendrik Jesse.

Literatuur[bewerken]

Externe link[bewerken]

1901–19251901: Röntgen · 1902: Lorentz / Zeeman · 1903: Becquerel / P. Curie / M. Curie · 1904: Rayleigh · 1905: Lenard · 1906: J.J. Thomson · 1907: Michelson · 1908: Lippmann · 1909: Marconi / Braun · 1910: van der Waals · 1911: Wien · 1912: Dalén · 1913 Kamerlingh Onnes · 1914: von Laue · 1915: W.L. Bragg / W.H. Bragg · 1916 · 1917: Barkla · 1918: Planck · 1919: Stark · 1920: Guillaume · 1921: Einstein · 1922: N. Bohr · 1923:Millikan · 1924 M. Siegbahn · 1925: Franck / Hertz
1926–19501926: Perrin · 1927: Compton / C.T.R. Wilson · 1928: O.W. Richardson · 1929: de Broglie · 1930: Raman · 1931 · 1932: Heisenberg · 1933: Schrödinger / Dirac · 1934 · 1935: Chadwick · 1936: Hess / C. Anderson · 1937: Davisson / G.P. Thomson · 1938: Fermi · 1939: Lawrence · 1940 · 1941 · 1942 · 1943: Stern · 1944: Rabi · 1945: Pauli · 1946: Bridgman · 1947: Appleton · 1948: Blackett · 1949: Yukawa · 1950: Powell ·
1951–19751951: Cockcroft / Walton · 1952: Bloch / Purcell · 1953: Zernike · 1954: Born / Bothe · 1955: Lamb / Kusch · 1956: Shockley / Bardeen / Brattain · 1957: Yang / T.D. Lee · 1958: Tsjerenkov / Frank / Tamm · 1959: Segrè / Chamberlain · 1960: Glaser · 1961: Hofstadter / Mössbauer · 1962: Landau · 1963: Wigner / Goeppert-Mayer / Jensen · 1964: Townes / Basov / Prokhorov · 1965: Tomonaga / Schwinger / Feynman · 1966: Kastler · 1967: Bethe · 1968: Alvarez · 1969: Gell-Mann · 1970: Alfvén / Néel · 1971: Gabor · 1972: Bardeen / Cooper / Schrieffer · 1973: Esaki / Giaever / Josephson · 1974: Ryle / Hewish · 1975: A. Bohr / Mottelson / Rainwater
1976–20001976: Richter / Ketterle / Ting · 1977: P. Anderson / Mott / van: Vleck · 1978: Kapitsa / Penzias / R.W. Wilson · 1979: Glashow / Salam / Weinberg · 1980: Cronin / Fitch · 1981: Bloembergen / Schawlow / K. Siegbahn · 1982: K.G. Wilson · 1983: Chandrasekhar / Fowler · 1984: Rubbia / van der Meer · 1985: von Klitzing · 1986: Ruska / Binnig / Rohrer · 1987: Bednorz / Müller · 1988: Lederman / Schwartz / Steinberger · 1989: Ramsey / Dehmelt / Paul · 1990: Friedman / Kendall / R. Taylor · 1991: de Gennes · 1992: Charpak · 1993: Hulse / J. Taylor · 1994: Brockhouse / Shull · 1995: Perl / Reines · 1996: D. Lee / Osheroff / R.C. Richardson · 1997: Chu / Cohen-Tannoudji / Phillips · 1998: Laughlin / Störmer / Tsui · 1999: 't Hooft / Veltman · 2000: Alferov / Kroemer / Kilby
2000–heden2001: Cornell / Ketterle / Wieman · 2002: Davis / Koshiba / Giacconi · 2003: Abrikosov / Ginzburg / Leggett · 2004: Gross / Politzer / Wilczek · 2005: Glauber / Hall / Hänsch · 2006: Mather / Smoot · 2007: Fert / Grünberg · 2008: Nambu / Kobayashi / Maskawa · 2009: Kao / Boyle / Smith · 2010: Geim / Novoselov · 2011: Perlmutter / Schmidt / Riess · 2012: Haroche / Wineland · 2013: Englert / Higgs · 2014: Akasaki / Amano / Nakamura · 2015: Kajita / McDonald · 2016: Thouless / Haldane / Kosterlitz · 2017: Rainer Weiss / Barry C. Barish / Kip Thorne · 2018: Arthur Ashkin / Gérard Mourou / Donna Strickland · 2019: James Peebles / Michel Mayor / Didier Queloz
Voorganger:
Hendrik Barend Greven
Rector magnificus van de Universiteit Leiden
1903 - 1904
Opvolger:
Jan van Leeuwen