HEIKE KEMERLINGH ONNES - "Through measurement to knowledge"

Pubblicato il 10 Luglio 2019 - Lettura in 3 min.

Era il 10 luglio 1908, una giornata umida e ventosa poco prima delle vacanze estive. Heike Kamerlingh Onnes, svegliato prima dell’alba da sua moglie Betsy, si fece preparare una carrozza alle 5 del mattino che lo avrebbe portato a Huize ter Wetering, la sua bella casa di campagna sul fiume Galgewater, a Steenschuur. Lì, nel centro della città, aveva messo in piedi il suo laboratorio criogenico e, in quel giorno del 10 luglio, anniversario del suo dottorato, era alle prese con uno dei suoi numerosi tentativi di avvicinarsi allo zero assoluto.

Per il suo nuovo tentativo, Onnes stava usando 200 litri di elio puro allo stato gassoso. Mentre il sistema a idrogeno faceva scorrere i suoi quattro litri all’ora, dalle 8.30 in poi, una pompa, creando un vuoto nell’apparato di elio, e le ultime impurità rimanenti venivano rimosse dal gas di elio. Alle 23:30 era ora di iniziare a raffreddare l’elio. Solo 30 minuti dopo, la temperatura era già scesa a -180 ° C. Alle 5.20, dopo aver avviato una pompa per far circolare l’elio, il gas era sotto una pressione di 100 atmosfere. Il trucco consisteva nel consentire all’elio gassoso di espandersi nel vuoto grazie al quale la temperatura sarebbe leggermente diminuita (raffreddamento Joule-Thomson). Lo stesso principio è stato applicato per la liquefazione dell’idrogeno, ma restava da vedere se avrebbe funzionato con l’elio. La tensione nel laboratorio era alta. La temperatura cominciò a scendere, e verso le 18.30 del pomeriggio, mentre l’elio si espandeva a una velocità accelerata, la temperatura era già inferiore a quella dell’idrogeno liquido. Con fluttuazioni aveva gradualmente raggiunto i -267 ° C. Alla temperatura di -269 ° C, il termometro iniziò improvvisamente a segnare un valore stabile. Erano le 19.30 e il chimico Schreinemakers, uno dei colleghi di Onnes che erano venuti a vedere come stava andando l’esperimento, notò che il termometro galleggiava quasi come se stesse in un liquido.

Onnes nel suo laboratorio ottenne per la prima volta nella storia l’elio liquido alla temperatura di 4,2 K, circa -269 ºC. Leida divenne quel giorno, per un breve lasso di tempo, il luogo più freddo della terra! L’attrezzatura che utilizzò per ottenere la liquefazione dell’elio è tutt’ora conservata presso il Boerhaave Museum di Leida.

L’elio fluido divenne di fondamentale importanza per il raffreddamento di diverse sostanze e per tracciare le loro proprietà a basse temperature. Nel 1911 Onnes scoprì inoltre che la resistenza elettrica del mercurio scompariva completamente a temperature di alcuni gradi sopra lo zero assoluto. Il fenomeno divenne noto come superconduttività.

Fondò un laboratorio criogenico per verificare le leggi di van der Waals in un ampio intervallo di temperature. Nel suo laboratorio, presto diventato di fama internazionale e visitato da tanti ospiti, si facevano anche ricerche su fenomeni ottici, elettrici e magnetici, come la rotazione del piano di polarizzazione dovuta a campi magnetici, l’effetto Hall, le costanti dielettriche e la resistività dei metalli.

Heike Kamerlingh Onnes ricevette il premio Nobel per la fisica nel 1913 “his investigations on the properties of matter at low temperatures which led, inter alia, to the production of liquid helium”. Da quel giorno del lontano 1908 si aprì un capitolo completamente nuovo nella fisica delle basse temperature.

Fonte: https://www.europhysicsnews.org/articles/epn/pdf/2008/06/epn2008602.pdf

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