De Gids. Jaargang 78

[p. 180]

De Nobelprijs¹⁾ in natuurkunde voor 1913,
toegekend aan prof. Dr. Heike Kamerlingh Onnes te Leiden.

Bij de toekenning van de Nobelprijzen in Natuurkunde en ook in Chemie wordt door het Zweedsche Comité in korte bewoordingen samengevat, wat aanleiding geeft tot de bekroning. Zoo luidt bij Kamerlingh Onnes de formuleering: ‘Voor uwe onderzoekingen over de eigenschappen der lichamen bij lage temperaturen, welke onderzoekingen onder anderen geleid hebben tot het vloeibaarmaken van Helium.’

Hiermede is in weinig woorden een arbeid aangeduid van langen adem, een werk waarvan het einde voorshands niet te voorzien is. Ik wil beproeven ook voor niet natuurkundigen eenigermate duidelijk te maken wat door de weinige woorden bedoeld wordt. En waarom de bijna 30-jarige arbeid van Onnes, bekroond door het vloeibaarmaken van Helium, van zoo groot gewicht moet geacht worden. Ik zal echter voor die uiteenzetting de formuleering van het Zweedsche Comité eenigszins wijzigen, en de vloeibaarmaking van het Helium op den voorgrond brengen, om daarna in het licht te stellen de beteekenis daarvan voor het onderzoek van de eigenschappen der stoffen bij uiterst lage temperaturen.

Reeds tal van zoogenaamde permanente gassen waren in de laatste jaren tot vloeistoffen verdicht geworden, en in het bijzonder hadden zich Dewar, Olszewski, Linde Cailletet en anderen in dat opzicht verdienstelijk gemaakt. Opdat voor zulk

1) De naam ‘Nobel’ wordt uitgesproken met den klemtoon op de tweede lettergreep.

[p. 181]

een gas de toestand van vloeistof intrede, moet het gebracht worden beneden een temperatuur, die voor elk dier gassen verschillend is, en het zal dus te moeilijker zijn, naarmate die temperatuur, kritische temperatuur genoemd, lager ligt. Zoo waren zuurstof, stikstof en dus ook lucht en ook waterstof tot vloeistof gebracht. Heeft men er een verdicht, dan kan die stof dienen tot vloeistofbad om een volgend gas te verdichten, gebruik makende van de eigenschap, dat als men op een vloeistof den druk vermindert ook de temperatuur dalen moet. Gaat men echter steeds voort met de vermindering der drukking op de stof die als bad dient, dan zou men stuiten, als de temperatuur zoover gedaald is, dat de afkoeler vast zou worden. Dit zou geschieden bij een temperatuur die op ongeveer de helft der kritische temperatuur gesteld kan worden.

Hieruit leidt men gemakkelijk af, dat de hierbeschreven, zoogenaamde cascademethode niet voor het vloeibaar maken van een volgend gas dienen kan, als dat volgend gas een kritische temperatuur heeft beneden de helft van die van de stof, welke als vloeistofbad dient. Zulk een geval ontmoet men reeds als men waterstof wil vloeibaar maken. Als men als vloeistofbad zou willen bezigen stikstof, waarvan de kritische temperatuur gelijk is aan 128^o boven het absolute nulpunt, dan zou men op de beschreven wijze slechts kunnen afkoelen tot circa 64^o, terwijl de waterstof wel tot 32^o moet afgekoeld worden om het als vloeistof te bekomen. Daar toch reeds door Dewar de waterstof is vloeibaar gemaakt, heeft hij een andere methode daartoe moeten volgen, of liever een andere bewerking moeten bijvoegen. En dan moet gebruik gemaakt worden van de eigenschap dat een gas zich verder afkoelt, wanneer het grooter volume inneemt - ten minste wanneer de molekulen elkander aantrekken, of er uitwendige arbeid verricht moet worden.

Nu was echter in den laatsten tijd een nieuw gas ontdekt, dat in zeer geringe hoeveelheden onder anderen in verschillende bronwateren voorkomt, en een ontledingsprodukt van radium is gebleken te zijn. Blijkbaar had dit gas een kritische temperatuur nog veel lager dan waterstof. Deze stof, Helium genoemd, is niet door Dewar tot vloeistof gebracht. Waarschijnlijk was de schaal, waarop de toestellen van Dewar ontworpen waren, niet machtig genoeg om een

[p. 182]

temperatuur te bereiken, die, zooals aan Onnes gebleken is, weder circa 6 maal lager moest zijn dan die van waterstof, en dus tusschen 5^o en 6^o ligt. Wat daarvan zij moeten wij in het midden laten.

Kamerlingh Onnes was inmiddels voortgegaan zijn toestellen en zijn werkmethode te verbeteren en in Juni 1908 gelukte het hem ook Helium tot vloeistof te brengen.

Algemeen is bij de natuurkundigen en scheikundigen dat feit, reeds op zich zelf, als van hoog belang beschouwd. Daarmede was proefondervindelijk aangetoond, dat een inzicht, op Hollandschen bodem verkregen, n.l. dat alles wat stof is, zich volgens zekere wet gelijksoortig gedraagt, juist is. En het Genootschap voor Natuur-, Genees- en Heelkunde te Amsterdam heeft dan ook reeds in Oct. 1908 door het uitreiken van een gouden medaille aan Onnes haar waardeering getoond. Later is dat van Engelsche zijde getoond door de uitreiking der Rumford-medaille en van Oostenrijksche zijde door de Baumgartner-medaille. Maar al was het feit, dat ook Helium tot vloeistof verdicht zou kunnen worden, te verwachten, en nog weinig dagen vóór de verwezenlijking er van openlijk uitgesproken, toch verdient het opgemerkt te worden, dat een zoo lage temperatuur als daarvoor noodig is gebleken, werkelijk bereikt is kunnen worden. Was het noodig om stikstof vloeibaar te maken, deze stof tot 128^o absoluut af te koelen en dus tot - 145,1^o, en moest waterstof tot 4 maal lager aantal graden gebracht worden - voor Helium was weder 6 maal lager aantal graden noodzakelijk.

Men had misschien kunnen vreezen zoo dicht bij het absolute nulpunt te moeten naderen, dat de verschijnselen, die wij warmte noemen zoodanig veranderd zouden zijn, dat het gelijksoortige in het gedrag der verschillende stoffen geheel verdwenen zou zijn. En het is zeker zeer opmerkelijk dat dit niet het geval is. Gaan wij op het vloeibare Helium de drukking verminderen, dan daalt de temperatuur, evenals dit bij andere stoffen het geval is, en op soortgelijke wijze. Daardoor is het mogelijk geworden zelfs tot 2^o absoluut af te koelen. Van vastworden van Helium is echter niets bemerkt, en dat lokt nog tot nader onderzoek uit. Bij water en ijs is de verhouding van smeltpunt tot hoogste vloeistofpunt als 1 tot 2,34. En bij Helium staat de laagste bereikte tem-

[p. 183]

peratuur tot de hoogste vloeistoftemperatuur als 1 tot 2,2. Ofschoon de kristalvorm, als Helium vast zou worden, wel verschillend zal zijn van die van ijs, en de verschijnselen bij beide genoemde stoffen dus wel niet volkomen vergelijkbaar zullen zijn, is het toch op het oogenblik nog niet uitgesloten, dat ook Helium in vasten vorm bestaan kan.

Door het vloeibaar maken van Helium, op zich zelf beschouwd, was reeds een belangrijke bijdrage tot de kennis van de eigenschappen der verschillende stoffen geleverd - maar dit is niet het eenige groote voordeel voor de natuurkunde aan het werk van Onnes te danken. En de formuleering van het Nobel-Comité noemt in de eerste plaats zelfs de onderzoekingen over de eigenschappen der lichamen bij lage temperaturen. De reeks der lage temperaturen, waarbij de meest verschillende eigenschappen onderzocht kunnen worden, is door zijn werk belangrijk uitgebreid en begint het absolute nulpunt zoozeer te naderen, dat men hopen kan verdere verlaging der temperatuur niet noodig te hebben, om te kunnen beslissen, hoe de meest verschillende eigenschappen bij het absolute nulpunt zullen zijn, en dat zal kunnen dienen, en heeft reeds gediend, om een andere voorstelling te vormen voor het wezen dier verschijnselen. Zoo blijkt de weerstand, die een electrische stroom in metalen ondervindt bij temperatuurwijziging niet meer te veranderen. Een geheei nieuw veld is door deze en andere waarnemingen aan het onderzoek toegevoegd. En voorshands ten minste zijn buitenlandsche natuurkundigen, die voor hun onderzoek zoo lage temperaturen noodig hebben, genoodzaakt zich naar het Leidsche laboratorium te begeven, om hun onderzoek te kunnen doen.

En het is voor ons Nederlanders een streelende gedachte dat onder de 17 natuurkundigen die in deze 13 jaren met den Nobelprijs zijn begiftigd (somtijds wordt de prijs aan 2 of 3 personen te gelijk uitgereikt) zich 4 Nederlanders bevinden.

J.D. van der Waals.