Heike Kamerlingh Onnes - Définition

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- Introduction - Carrière scientifique - Postérité - Découverte de la supraconductivité - Lectures complémentaires

Introduction

Heike Kamerlingh Onnes

Heike Kamerlingh Onnes (21 septembre 1853 à Groningue, Pays-Bas - 21 février 1926) 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 ». Il a aussi participé à la découverte de la supraconductivité.

Carrière scientifique

Onnes débute ses études universitaires à Groningue. Il étudie ensuite à l'Université d'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.

Postérité

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.

Découverte de la supraconductivité

A partir de 1911, Onnes étudie les propriétés électriques de métaux monoatomiques à très basse température (mercure, étain et plomb). À cette époque, certains scientifiques, dont William Thomson (Lord Kelvin), pense 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. Onnes et ses collègues observent qu'à 4.2 K la résistivité du mercure est nulle, mais la chute est brusque. Il écrit alors que "Le mercure est passé dans un nouvel état, qui du fait de ses propriétés électriques extraordinaires pourrait être appelé état supraconducteur".