Heike Kamerlingh Onnes

Heike Kamerlingh Onnes (Groningen, 21 september 1853 – Leiden, 21 februari 1926) was een Nederlands natuurkundige, winnaar van de Nobelprijs voor de Natuurkunde en hoogleraar aan de Universiteit van Leiden. "Door meten tot weten" was de slagzin van zijn laboratorium.

Opleiding Vanaf 1870 studeerde hij 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 welke met een gouden medaille werd beloond. In het jaar erna ging hij door de slechte laboratoriumomstandigheden op advies van Donders studeren aan de Ruprecht-Karls-universiteit en studeerde onder Robert Bunsen scheikunde. Bunsen was een rasechte experimentalist, en hoewel Kamerlingh 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 Kamerlingh 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 Kamerlingh Onnes in 1876 zijn doctoraalexamen had afgelegd werd hij in 1878 de assistent van Johannes Bosscha jr., directeur van de Polytechnische School (huidige Technische Universiteit) te Delft. Op 10 juli 1879 promoveerde hij te Groningen.

Toen hij een wedstrijd won die was uitgeschreven door Kirchhoff werd Kamerlingh 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. Kamerlingh 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 In 1882 werd Kamerlingh 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. 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. 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. De LIS bestaat nog altijd als praktische mbo-opleiding.

Vloeibaar maken van helium 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 (verontreinigingen door pompen, olie enzovoorts). In 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 lab 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 minder dan één graad boven het absolute minimum te bereiken (0,9 K). 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, en 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.

voor volledige informatie in andere talen