Heike Kamerlingh Onnes

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Heike Kamerlingh Onnes

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Heike Kamerlingh Onnes en 1878

Naissance 21 septembre 1853
Groningue (Pays-Bas)
Décès 21 février 1926 (à 72 ans)
Leyde (Pays-Bas)
Nationalité Drapeau des Pays-Bas Néerlandais
Champs Physique
Institutions Université de Leyde
Université de technologie de Delft
Diplômé de Université de Heidelberg
Université de Groningue
Renommé pour Supraconductivité
Distinctions Prix Nobel de physique (1913)

Heike Kamerlingh Onnes (21 septembre 1853 à Groningue, Pays-Bas - 21 février 1926, Leyde) était un physicien néerlandais. Il est lauréat du prix Nobel de physique de 1913 « pour ses études des propriétés de la matière à basse température, ce qui a mené, entre autres, à la production de l'hélium liquide[1] ». Il a aussi participé à la découverte de la supraconductivité.

Sommaire

Carrière scientifique [modifier]

Onnes débute ses études universitaires à Groningue. Il étudie ensuite à l'Université de Heidelberg de 1871 à 1873 notamment sous la direction de Robert Wilhelm Bunsen et Gustav Kirchhoff. Il retourne ensuite à Groningue où il obtient son master en 1878 et son doctorat en 1879 avec une thèse intitulée Nieuwe bewijzen voor de aswenteling der aarde (nouvelles preuves de la rotation de la terre). De 1878 à 1882, il est assistant de Johannes Bosscha, alors directeur de l'école polytechnique de Delft, qu'il remplace en tant que lecteur de 1881 à 1882.

De 1882 à 1923, Onnes est professeur de physique expérimentale à l'Université de Leyde. En 1904, il fonde un grand laboratoire de cryogénie et y attire d'autres chercheurs, ce qui contribue à sa reconnaissance par la communauté scientifique. Il est le premier à réussir à liquéfier de l'hélium le 10 juillet 1908 à l'aide de cryostats, ce qui lui vaut la Médaille Franklin en 1915. En utilisant l'effet Joule-Thomson, il parvient à faire diminuer la température jusqu'à moins de 1 degré au-dessus du zéro absolu et atteint 0,9K. C'est la température la plus froide jamais atteinte à cette époque. Les équipements qui lui permirent cette réalisation sont visibles aujourd'hui au Musée Boerhaave de Leyde. Il étudie ensuite les effets du froid extrême sur un certain nombre de gaz et de métaux, ce qui lui vaut la Médaille Rumford en 1912.

Découverte de la supraconductivité [modifier]

À partir de 1911, Onnes et son équipe composée de Gilles Holst, Cornelis Dorsman, et Gerit Flim étudient les propriétés électriques de métaux monoatomiques à très basse température (mercure, étain et plomb). À cette époque, certains scientifiques, dont William Thomson (Lord Kelvin), pensent qu'au sein d'un conducteur les électrons devraient être à l'arrêt complet au zéro absolu, ce qui devrait alors conduire à une résistivité électrique infinie. D'autres, dont Onnes, pensent que cette résistivité doit décroître progressivement jusqu'à zéro. En effet, Augustus Matthiessen avait montré dans les années 1860 que la résistivité augmente généralement avec la température dans les métaux.

Le 8 avril 1911, l'équipe d'Onnes mesure que la résistivité électrique (ou résistance électrique) du mercure (car il est notamment très pur) devient nulle en dessous d’une certaine température appelée température critique Tc, de l'ordre de 4,2K pour le mercure. C'est la première observation d'un état supraconducteur : Onnes écrit alors que « Le mercure est passé dans un nouvel état, qui du fait de ses propriétés électriques extraordinaires pourrait être appelé état supraconducteur ». Des légendes attribuaient le mérite de la découverte seulement à l'étudiant de K. Onnes, Gilles Holst, mais le cahier d'expérience[2] découvert récemment écrit de la main même de Kamerlingh Onnes montre que ce dernier était bien aux commandes de l'expérience ce jour-là, Gilles Holst mesurant la résistance électrique avec un Pont de Wheatstone à 30m de distance (la pièce où était refroidi le mercure subissant trop de vibrations à cause des pompes), Cornelis Dorsman, et Gerit Flim s'occupant des aspects de cryogénie[3].

Postérité [modifier]

Onnes meurt en 1926 à Leyde. Après sa mort, les travaux sur la cryogénie continuent au sein de son laboratoire, auquel est donné son nom en son honneur. L'un de ses étudiants, et son successeur comme directeur du laboratoire, Willem Hendrik Keesom est le premier à obtenir de l'hélium solide.

Onnes a donné son nom à l'effet Onnes observé dans l'hélium superfluide, ainsi qu'au cratère lunaire Kamerlingh Onnes.

Lectures complémentaires [modifier]

  • (en) Rudolf de Bruyn Ouboter, « Heike Kamerlingh Onnes’s Discovery of Superconductivity », Scientific American, vol. 276, no 3, mars 1997, p. 98-103 [texte intégral [PDF]] 
  • (en) Arno Laesecke, « Through Measurement to Knowledge: The Inaugural Lecture of Heike Kamerlingh Onnes (1882) », Journal of Research of the National Institute of Standards and Technology, vol. 107, no 3, May–June 2002, p. 261–277 [texte intégral [PDF]] 
  • (en) Simón Reif-Acherman, « Heike Kamerlingh Onnes: Master of Experimental Technique and Quantitative Research », Physics in Perspective, vol. 6, no 2, juin 2004, p. 197-223 [texte intégral [PDF], lien DOI] 
  • Van Delft, D., "Heike Kamerlingh Onnes". Amsterdam, Bert Bakker, 2005. ISBN 90-351-2739-0 (in Dutch; an English translation is in preparation)
  • Levelt-Sengers, J. M. H., "How fluids unmix : discoveries by the School of Van der Waals and Kamerlingh Onnes". Amsterdam, Koninklijke Nederlandse Akademie van Wetenschappen, 2002. ISBN 90-6984-357-9
  • Kamerlingh Onnes, Heike, (Gavroglou, Kōstas. [ed.], and Goudaroulis, Yorgos [ed.]) "Through measurement to knowledge : the selected papers of Heike Kamerlingh Onnes (1853-1926)". Dordrecht, Boston, Kluwer Academic Publishers, c1991. Goudaroulis, Yorgos. ISBN 0-7923-0825-5
  • International Institute of Refrigeration (First International Commission), "Rapports et communications issus du Laboratoire Kamerlingh Onnes". International Congress of Refrigeration (7th; 1936; La Hauge), Amsterdam, 1936.

Notes et références [modifier]

  1. ↑ (en) « for his investigations on the properties of matter at low temperatures which led, inter alia, to the production of liquid helium » in Personnel de rédaction, « The Nobel Prize in Physics 1913 », Fondation Nobel, 2010. Consulté le 14 juin 2010
  2. ↑ Cahier retrouvé par le directeur du Boerhaave Museum de Leiden.
  3. ↑ Dirk Van Delft, Peter Kes, Physics Today, Sept. 2010, p.38-43

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