Heike Kamerlingh Onnes:
odkrywca nadprzewodnictwa
WyĘcig o osiÄ…gni´cie temperatury bliskiej zera bezwzgl´dnego
niespodziewanie doprowadzi" do odkrycia zjawiska
przep"ywu prÄ…du elektrycznego bez oporu
Rudolf de Bruyn Ouboter
adprzewodnictwo  brak opo- wu obrotu Ziemi na ruch krótkiego wa-
ru elektrycznego  to jedno had"a. Podobno na zakoł
czenie obrony
Nz najbardziej fascynujÄ…cych zja- egzaminatorzy bili mu brawo.
wisk przyrody. Dziesi´ç lat temu pod- W okresie, gdy prace nad doktoratem
czas konferencji, którÄ… nazwano  Wood- mia"y si´ ku koÅ‚
cowi, Onnes pozna"
stockiem fizyki , setki naukowców st"o- Johannesa Diderika van der Waalsa,
czonych w sali balowej hotelu Hilton wówczas profesora fizyki na Uniwer-
w Nowym Jorku s"ucha"o przygotowa- sytecie w Amsterdamie. W"aĘciwo-
nych pospiesznie doniesieł
o nadprze- Ęci gazów by"y doĘç dobrze znane juÅ»
wodnictwie w temperaturach znacznie od koł
ca XVII wieku, gdy Robert Boy-
wyŻszych niŻ dotąd stwierdzano. Trzy- le, uczony pochodzenia angielsko-ir-
dzieĘci lat wczeĘniej John Bardeen, Le- landzkiego, wykaza", Że w dowolnej
on N. Cooper i John R. Schrieffer opra- temperaturze ciĘnienie gazu jest od-
cowali podstawy najlepszego opisu wrotnie proporcjonalne do jego obj´to-
nadprzewodnictwa. Pogoł
za teorią Ęci. Równanie opisujące w"aĘciwoĘci ga-
i syntezą materia"ów nadprzewodzą- zu by"o s"uszne w przypadku hipotety-
cych w coraz wyŻszych temperaturach cznego gazu doskona"ego o pozbawio-
odsun´"a w zapomnienie prace wspa- nych rozmiaru i nie oddzia"ujÄ…cych ze
nia"ego ekperymentatora i odkrywcy sobÄ… czÄ…steczkach. Udoskonalanie tech-
nadprzewodnictwa  Heike a Kamer- nik pomiarowych doprowadzi"o jed-
lingha Onnesa. nak fizyków i chemików do odkrycia
Onnesa fascynowa"o zimno; zapewne odchyleł
od zachowania si´ gazów
by"o mu szczególnie mi"o, gdy w"aĘnie doskona"ych.
w mroęny grudniowy dzieł
1913 ro- Van der Waals zajÄ…" si´ opracowa-
ku odbiera" w Sztokholmie Nagrod´ niem spójnego opisu gazów rzeczywi-
Nobla w dziedzinie fizyki. Podsta- dopiero póęniej, w pracach dotyczÄ…cych stych, uwzgl´dniajÄ…cego fakt, Å»e ich czÄ…-
wowym celem jego badał
by" iloĘcio- fizyki niskich temperatur. steczki majÄ… obj´toĘç i oddzia"ujÄ… ze
wy opis w"aĘciwoĘci gazów w ekstre- W 1870 roku Onnes zapisa" si´ na sobÄ…. W 1873 roku uda"o mu si´ sfor-
malnie niskich temperaturach; usi"ujÄ…c Uniwersytet w Groningen, by studio- mu"owaç tzw. równanie van der Waal-
uzyskaç najniÅ»sze temperatury, odkry" waç fizyk´. Rok póęniej ten niespokojny sa opisujÄ…ce stan gazu rzeczywistego.
nadprzewodnictwo. duch przeniós" si´ na Uniwersytet w Siedem lat póęniej opublikowa" odkry-
Onnes urodzi" si´ w 1853 roku w Gro- Heidelbergu w Niemczech, gdzie stu- te przez siebie prawo stanów odpowia-
ningen, w pó"nocno-wschodniej Holan- diowa" z chemikiem Robertem Bunse- dających sobie: by"o to jedno równanie
dii. Jego ojciec by" w"aĘcicielem fabryki nem (którego nazwisko zna kaŻdy, kto opisujące zachowanie wszystkich ga-
produkujÄ…cej dachówki, ale wydaje si´, zapala" palnik gazowy w szkolnym la- zów. Tak wi´c chociaÅ» rozprawa Onne-
Że artystyczne upodobania matki mia"y boratorium) i fizykiem Gustavem Kirch- sa w dziedzinie mechaniki by"a wzoro-
wi´kszy wp"yw na rodzin´. Jego brat hoffem. W 1873 roku Onnes powróci" wa, jej autora bardziej interesowa"a
i bratanek zostali cenionymi malarza- do Groningen, gdzie pi´ç lat póęniej tematyka prac van der Waalsa i bada-
mi, siostra poĘlubi"a mieszkajÄ…cego obroni" prac´ doktorskÄ… na temat wp"y- nie w"aĘciwoĘci gazów.
w Lejdzie znanego artyst´ Florisa Ver-
stera, a sam Onnes próbowa" w m"odo- HEIKE KAMERLINGH ONNES (na stronie obok) wsparty na skonstruowanym przez
siebie urzÄ…dzeniu skraplajÄ…cym gazowy hel ozi´biony do temperatury bliskiej zera bez-
Ęci si" jako poeta. Âlad rymotwórczych
wzgl´dnego. Szcz´Ä˜liwie si´ z"oÅ»y"o, Å»e efektem ubocznym dÄ…Å»enia do uzyskania ekstre-
zami"ował
odnaleÄ™ç moÅ»na w s"owach
malnie niskich temperatur by"o odkrycie zjawiska, które nazwa"  nadprzewodnictwem .
widniejÄ…cych na drzwiach jego labora-
W ostatnim dziesi´cioleciu odkryto nadprzewodnictwo w znacznie wyÅ»szej temperatu-
torium  Door meten tot weten (Przez do-
rze, co rozbudzi"o nadzieje na rozwój rynku urządzeł
wykorzystujÄ…cych to zjawisko. Na
Ęwiadczenie do wiedzy). Prawdziwe pa- fotografii powyÅ»ej technik zaangaÅ»owany w takie badania sprawdza cewk´ zanurzonÄ…
sje Onnesa mia"y si´ jednak rozpaliç w tanim ciek"ym azocie o temperaturze oko"o 77 K.
72 ÂWIAT NAUKI Maj 1997
RON MAY
ab c
APARATURA DO PROCESU KASKADOWEGO skonstruowana przez Onnesa w 1892 roku (a) produkowa"a 14 l ciek"ego powietrza
na godzin´. Bez ciek"ego powietrza nie mog"aby dzia"aç skraplarka wodoru (b), udoskonalona przez Onnesa w 1906 roku. Gazowy wo-
dór przep"ywa" przez uk"ad do naczynia ch"odzonego ciek"ym azotem, a nast´pnie do zaworu, przez który przechodzÄ…c, rozpr´Å»a"
si´, wskutek czego ulega" skropleniu. Ciek"y wodór by" gromadzony, a reszta gazu zawracana do kompresora. W 1908 roku Onnes skon-
struowa" pierwszÄ… skraplark´ helowÄ… (c). Na fotografii z 1911 roku (d) pozuje na jej tle wraz ze swym mentorem, Johannesem Dide-
rikiem van der Waalsem, a 10 lat póęniej  ze swym g"ównym asystentem Gerritem Flimem (e).
W 1882 roku Onnes zosta" profeso- twórców takich urządzeł
(Society for the tylowego, który kondensuje w tempe-
rem na Uniwersytecie w Lejdzie. W Promotion of the Training of Instrument raturze 21°C pod ciĘnieniem 5 atm, On-
owych czasach w badaniach si" mecha- Makers). Wbudowana w struktur´ uni- nes skropli" kolejno etylen ( 87°C w
nicznych i elektromagnetycznych z po- wersytetu szko"a kszta"ci"a wysoko wy- 3 atm), tlen ( 145°C w 17 atm) i w koÅ‚
-
wodzeniem stosowano metody ilo- kwalifikowanych techników, w tym rów- cu powietrze ( 193°C w 1 atm).
Ęciowe, ale prace nad materiÄ… mia"y nieÅ» szklarzy, którzy produkowali urzÄ…- Aby skropliç wodór, naleÅ»a"o osiÄ…-
charakter przede wszystkim jakoĘcio- dzenia dla Onnesa i wielu innych uczo- gnÄ…ç znacznie niÅ»szÄ… temperatur´, co
wy. Onnes podjÄ…" prób´ uczynienia nych na ca"ym Ęwiecie. wymaga"o zbudowania bardziej precy-
z analizy iloĘciowej metody uniwersal- W 1877 roku francuski fizyk Louis P. zyjnej aparatury. Zgodnie z równaniem
nej; matematyczna precyzja by"a istot- Cailletet i, niezaleŻnie, Szwajcar Raoul gazu doskona"ego jego ciĘnienie w sta-
nym elementem prowadzonych przez P. Pictet skroplili tlen i azot. Do tego "ej obj´toĘci maleje wraz z obniÅ»aniem
niego badał
. czasu wielu uczonych by"o przeko- temperatury. Teoria przewiduje, Że ci-
nanych, Å»e nie da si´ przeprowadziç tych Ęnienie staje si´ równe zeru w tempera-
Kaskada w kierunku ciek"ego wodoru gazów, a takÅ»e wodoru z fazy gazowej turze  273.15°C (w takich warunkach
w ciek"Ä…. (Hel zosta" odkryty na Ziemi gaz rzeczywisty by"by juÅ» cieczÄ…). Ta
Jedynym sposobem sprawdzenia w 1895 roku, chociaŻ wczeĘniej z analizy temperatura okreĘla po"oŻenie zera na
s"usznoĘci idei van der Waalsa by" po- widmowej wiedziano o jego istnieniu na skali Kelvina i jest nazywana tempera-
miar w"aĘciwoĘci gazu w ekstremalnych S"oł
cu.) Problemem by"o uzyskanie nie- turÄ… zera bezwzgl´dnego, poniewaÅ»
warunkach. Na przyk"ad im niÅ»sza jest zwykle niskiej temperatury koniecznej osiÄ…gni´cie niÅ»szej temperatury jest
temperatura, tym bardziej w"aĘciwoĘci do skroplenia gazu. Cailletet i Pictet niemoŻliwe.
gazu odbiegają od przewidywał
s"usz- otrzymali ma"e iloĘci cieczy; Onnes do W 1898 roku James Dewar, fizyk
nych dla gazu doskona"ego, a stajÄ… si´ prowadzenia swych badaÅ‚
potrzebowa" szkocki badajÄ…cy zjawiska z zakresu ni-
zgodne z przewidywaniami van der jej bardzo duÅ»o. skich temperatur, zwyci´Å»y" Onnesa
Waalsa dla gazów rzeczywistych. Ko- Do 1892 roku Onnes uruchomi" apa- w wyĘcigu o skroplenie wodoru, wyko-
niecznoĘç osiÄ…gni´cia bardzo niskiej tem- ratur´ o wymaganej wydajnoĘci. Jej kon- rzystujÄ…c efekt termodynamiczny zwa-
peratury doprowadzi"a Onnesa do stwo- strukcj´ opar" na zasadzie nazwanej ny zjawiskiem Joule a Thomsona: tem-
rzenia w Lejdzie laboratorium krioge- póęniej procesem kaskadowym, w któ- peratura gazu rozpr´Å»ajÄ…cego si´ przez
nicznego, które w 1932 roku zosta"o na- rym uÅ»y" kilku gazów o coraz niÅ»szej zawór ulega zmianie, zwykle si´ zmniej-
zwane jego imieniem. Zapotrzebowanie temperaturze skraplania. KaŻdy gaz by" sza. Zjawisko Joule a Thomsona znala-
na wykwalifikowanych rzemieĘlników spr´Å»any, ozi´biany do temperatury z"o zastosowanie w procesie kaskado-
potrafiÄ…cych wytwarzaç skomplikowa- skraplania, a nast´pnie rozpr´Å»any. wym; Dewar uczyni" z niego zasadni-
nÄ… i delikatnÄ… aparatur´ dla techniki krio- PowstajÄ…ca podczas parowania cieczy czÄ… cz´Ä˜ç ca"ego cyklu, gdyÅ» w tempera-
genicznej zaowocowa"o powo"aniem para ozi´bia"a nast´pny w szeregu spr´- turze poniÅ»ej  80°C wodór ozi´bia si´
towarzystwa na rzecz kszta"cenia wy- Å»ony gaz. ZaczynajÄ…c od chlorku me- przy rozpr´Å»aniu. (Co ciekawe, w tem-
74 ÂWIAT NAUKI Maj 1997
de
peraturze powyÅ»ej  80°C, podczas roz- sji by" van der Waals, a Dewar wysto- co gazowego helu. Na szcz´Ä˜cie brat On-
pr´Å»ania, wodór si´ ogrzewa, co wyja- sowa" apel o wyraÅ»enie zgody na kon- nesa by" dyrektorem Biura Wywiadu
Ęnia, dlaczego punkt ten nosi nazw´ tynuowanie badaÅ‚
przez Onnesa. Handlowego w Amsterdamie i dopro-
temperatury inwersji.) W ten sposób Do 1906 roku zespó" Onnesa skon- wadzi" do zakupu duŻej iloĘci piasku
Dewar ozi´bi" wodór do temperatury struowa" urzÄ…dzenia wykorzystujÄ…ce monacytowego z Karoliny Pó"nocnej,
 253°C, czyli 20 K. zjawisko Joule a-Thomsona i umoÅ»li- zawierajÄ…cego hel. Z jednego transpor-
UrzÄ…dzenie Dewara wytwarza"o nie- wiajÄ…ce wytwarzanie doĘç duÅ»ych ilo- tu Onnes uzyska" 300 l gazowego helu
wielkie iloĘci ciek"ego wodoru, ale to Ęci ciek"ego wodoru. Gazowy wodór by" (pod ciĘnieniem 1 atm).
wynalazcy specjalnie nie martwi"o. Wy- w skraplarce spr´Å»any, przep"ywa" PodstawÄ… projektu skroplenia helu
daje si´, Å»e celem Dewara by"o osiÄ…gni´- przez obszar ch"odzony ciek"ym azo- by"a umiej´tnoĘç wytwarzania odpo-
cie temperatury bliskiej zera bezwzgl´- tem, a nast´pnie rozpr´Å»a" si´, och"a- wiednich iloĘci ciek"ego wodoru. On-
dnego, Onnes zaĘ dąŻy" do badania dzając jednoczeĘnie na tyle, by skrople- nes zaprojektowa" nowe urządzenie,
w"aĘciwoĘci gazu w niskiej temperatu- niu uleg"a przynajmniej jego cz´Ä˜ç. w którym zastosowa" ciek"e powietrze
rze. I to on w"aĘnie zosta" nazwany  ka- Pozosta"y gaz wychwytywano i ponow- i ciek"y wodór jako czynniki ch"odzące.
walerem zera bezwzgl´dnego . nie poddawano ca"ej procedurze. Po- I tym razem zjawisko Joule a Thomso-
Onnes chcia" otrzymywaç znacznie czÄ…tkowo urzÄ…dzenie wytwarza"o 4 l cie- na mia"o doprowadziç do pojawienia
wi´ksze iloĘci ciek"ego wodoru niÅ» De- k"ego wodoru na godzin´, a po udo- si´ kilku drogocennych kropli cieczy.
war, co wyjaĘnia, dlaczego skropli" ten skonaleniach  13 l. Uk"ad by" gotowy 10 lipca 1908 roku,
gaz dopiero osiem lat póęniej. Innym a po uniwersytecie szybko roznios"a si´
powodem by"y obawy mieszkał
ców NagrodÄ… jest hel wieĘç o planowanym doĘwiadczeniu.
Lejdy. W 1807 roku, podczas okupacji Ma"a grupa uczonych obserwowa"a
Holandii przez Napoleona, w centrum W 1895 roku, gdy Onnes i Dewar pró- przebieg eksperymentu.
Lejdy wybuch" statek z amunicjÄ…. Labo- bowali skropliç wodór, Anglik William Do popo"udnia przez uk"ad przep"y-
ratorium Onnesa zbudowano na gru- Ramsay odkry" na Ziemi hel. Hel jest wa" gazowy hel, wieczorem nadal nie
zach zniszczonej cz´Ä˜ci miasta. Pami´ç najlÅ»ejszym z gazów szlachetnych; jego by"o cieczy, termometr wciÄ…Å» wskazy-
o wybuchu spowodowa"a, Å»e gdy w atomy oddzia"ujÄ… ze sobÄ… niezwykle s"a- wa" 4.2 K i nie chcia" zejĘç poniÅ»ej tego
1896 roku radni dowiedzieli si´ o zgro- bo, co jest przyczynÄ… wyjÄ…tkowo niskiej poziomu. Fransiscus Schreinemakers,
madzonych w laboratorium znacznych temperatury skraplania. Dotychczas profesor chemii znajdujÄ…cy si´ tam przy-
iloĘciach spr´Å»onego wodoru, gazu bar- Ęwi´tym Graalem by" wodór, teraz sta" padkiem, wysunÄ…" przypuszczenie, Å»e
dzo wybuchowego, wpadli w panik´. si´ nim hel.  Postanowi"em natychmiast, byç moÅ»e wskazania termometru prze-
Spraw´ laboratorium rozpatrywa"a po- Å»e moim celem b´dzie pokonanie tego sta"y si´ zmniejszaç, gdyÅ» ciek"y hel juÅ»
wo"ana przez w"adze komisja, a projekt ostatniego etapu  napisa" Onnes. powsta", ale po prostu trudno jest go zo-
skroplenia wodoru zosta" wstrzymany Pierwszym krokiem by"o uzyskanie baczyç. Onnes oĘwietli" od do"u naczy-
na dwa lata, mimo Å»e cz"onkiem komi- odpowiedniej iloĘci odkrytego dopiero nie, w którym mia" gromadziç si´ hel.
ÂWIAT NAUKI Maj 1997 75
Za zgodÄ… LABORATORIUM ONNESA, Uniwersytet w Lejdzie, Holandia
ab c
LORD KELVIN
(1902)
MATTHIESSEN
(1864)
DEWAR
(1904)
0
TEMPERATURA
d 0.002
TAL
RTóå
CYNA
0.001
O¸Ã“W
KADM
0 2 4 6 8
TEMPERATURA (KELWINY)
SPRóÚARKA CAILLETETA (a), wynaleziona przez Louisa Cailleteta, który skropli" tlen i azot, okaza"a si´ nieoceniona dla Onnesa w je-
go badaniach. PoniewaÅ» spr´Å»anie i rozpr´Å»anie gazu odbywa"o si´ bez strat, urzÄ…dzenie przydatne by"o do pracy z czystymi i drogimi
gazami. Szklana kapilara w kszta"cie litery W (b) wype"niona rt´ciÄ… uÅ»ywana by"a do pomiaru oporu tego metalu w niskiej temperatu-
rze. Przed doĘwiadczeniami Onnesa przewidywana zaleÅ»noĘç oporu metali od temperatury (c) by"a zupe"nie róŻna od prawdziwej. On-
nes stwierdzi" gwa"towny spadek oporu ozi´bianej rt´ci i kilku innych metali (d).
Wspomina" potem, Å»e by"a to cudowna Å»aniem temperatury. GorÄ…co jednak waç bardzo czystÄ… próbk´ do pomiarów
chwila, gdy nagle przez szklanÄ… Ęciank´ dyskutowano o tym, co dzieje si´ z opo- w niskiej temperaturze. Wreszcie rt´ç
ujrza" ostrÄ… jak nóŻ powierzchni´ cie- rem w temperaturze bliskiej zera bez- zosta"a umieszczona w szklanej kapila-
czy; z nadmiaru szcz´Ä˜cia nie by" w sta- wzgl´dnego. Lord Kelvin sÄ…dzi", Å»e rze w kszta"cie litery U, zamkni´tej na
nie pokazaç tego van der Waalsowi. przep"yw elektronów, który  jak na to obu koÅ‚
cach elektrodami umoŻliwiają-
ZmniejszajÄ…c ciĘnienie, Onnes obniÅ»y" wskazywa" malejÄ…cy opór  najwidocz- cymi przep"yw prÄ…du. Ostatecznie ozi´-
temperatur´ do 1.7 K, jak na owe czasy niej poprawia" si´ w coraz niÅ»szej tem- biona i zestalona rt´ç utworzy"a drut.
niewiarygodnie blisko zera bezwzgl´d- peraturze, moÅ»e ustaç z powodu  za- Onnes i jego wspó"pracownicy zaobser-
nego. Pomiaru tak niskiej temperatury mroÅ»enia elektronów. Opór w tem- wowali oczekiwane zmniejszanie si´
dokonywano za pomocÄ… helowego ter- peraturze zera bezwzgl´dnego by"by oporu wraz z obniÅ»aniem temperatury.
mometru gazowego. (W sta"ej obj´toĘci wówczas nieskoÅ‚
czony. Inni  w tym Jednak w temperaturze ciek"ego helu,
i pod niskim ciĘnieniem gazowy hel za- takŻe Onnes i Dewar  przypuszczali, istotnie wyŻszej niŻ temperatura zera
chowuje si´ prawie tak jak hipotetyczny Å»e opór b´dzie wciÄ…Å» mala" zgodnie z bezwzgl´dnego, opór wydawa" si´ ca"-
gaz doskona"y, co umoÅ»liwia pomiar zaleÅ»noĘciÄ… pot´gowÄ… i zaniknie w tem- kowicie zanikaç.
temperatury: ciĘnienie pomnoÅ»one przez peraturze zera bezwzgl´dnego. (W 1905 DoĘwiadczenie przeprowadzali On-
obj´toĘç jest proporcjonalne do tempe- roku Niemiec Walther H. Nernst wyka- nes, Gerrit Flim, szef zespo"u techników,
ratury; moÅ»na jÄ… wi´c wyznaczyç, mie- za", Å»e prawa termodynamiki nie po- oraz Gilles Holst i Cornelius Dorsman.
rzÄ…c ciĘnienie przy zadanej obj´toĘci.) zwalajÄ… na uzyskanie temperatury zera Onnes i Flim doglÄ…dali prac´ aparatu-
bezwzgl´dnego w Å»adnym doĘwiadcze- ry kriogenicznej, w której ozi´biana by-
Mróz i prÄ…d niu. Dzi´ki uÅ»yciu rzadko wyst´pujÄ…ce- "a rt´ç, a Holst i Dorsman siedzieli w od-
go izotopu helu 3 osiÄ…gni´to tempera- dalonym o 50 m pokoju i odczytywali
Kolejne trzy lata Onnes poĘwi´ci" na tur´ 0.3 K, a wykorzystanie zjawiska wskazania galwanometru.
udoskonalanie aparatury do badał
demagnetyzacji atomów umoŻliwi"o Jacobus de Nobel, pracownik labora-
z wykorzystaniem ciek"ego helu. Wiel- osiÄ…gni´cie nawet 0.00001 K.) To, co si´ torium kriogenicznego w Lejdzie, przy-
kim problemem by"o nawet przelanie okaza"o, by"o naprawd´ niezwyk"e, a z tacza" niedawno histori´, którÄ… us"ysza"
helu z naczynia, w którym gromadzi" uwagi na ówczesny stan wiedzy o ma- od Flima, gdy jako m"ody cz"owiek w
si´ podczas skraplania, do zbiornika, terii w skali atomowej  zupe"nie nie do 1931 roku rozpoczyna" prac´. (Trzeba
w którym mia" byç przechowywany. przewidzenia. oczywiĘcie byç ostroÅ»nym i nie braç tej
Wreszcie w 1911 roku by" gotowy krio- Onnes zdecydowa" si´ na badania rt´- opowieĘci zbyt dos"ownie, bo czas robi
stat do badał
w"aĘciwoĘci innych sub- ci, gdyŻ niedoskona"oĘci struktury sta- swoje, a i Ęwiadectwo nie jest z pierw-
stancji, utrzymujÄ…cy ciek"y hel w sta"ej, "ych metali mog"y zaburzaç przep"yw szej r´ki.) OtóŻ ponawiane doĘwiadcze-
niskiej temperaturze. prÄ…du i utrudniaç interpretacj´ wyni- nia wciÄ…Å» dawa"y ten sam wynik zero-
W owym czasie wiedziano juÅ», Å»e ków. Wielokrotnie destylowa" rt´ç w wego oporu w temperaturze ciek"ego
opór metalu zmniejsza si´ wraz z obni- temperaturze pokojowej, aby przygoto- helu. Badacze przypuszczali, Å»e przy-
76 ÂWIAT NAUKI Maj 1997
OPÓR
OPÓR (OMY)
Za zgodÄ… LABORATORIUM ONNESA, Uniwersytet w Lejdzie, Holandia
Za zgodÄ… MUSEUM BOERHAAVE w Lejdzie
czynÄ… jest jakieĘ zwarcie i zastÄ…- wodnictwo. By"a to najwi´ksza
pili rurk´ w kszta"cie litery U przeszkoda w praktycznym
rurkÄ… w kszta"cie litery W z elek- wykorzystaniu odkrycia Onne-
trodami na obu koł
cach i w ko- sa za jego Å»ycia. Min´"o pó"
lankach, co dawa"o moÅ»liwoĘç wieku, nim wynaleziono i pod-
pomiaru oporu czterech róŻnych j´to produkcj´ materia"ów, któ-
cz´Ä˜ci próbki rt´ci. I tym razem re nadprzewodzi"y prÄ…dy o du-
opór by" równy zeru, a w Å»ad- Å»ym nat´Å»eniu w silnym polu
nym z segmentów nie zdo"ano magnetycznym. NajwaŻniejsze
doszukaç si´ zwarcia. osiÄ…gni´cie, b´dÄ…ce wynikiem
WciÄ…Å» wi´c powtarzali po- post´pu w badaniach nadprze-
miary. Uczeł
ze szko"y kszta"- wodnictwa w ostatnim pó"wie-
cącej techników mia" obowiązek czu, to konstrukcja urządzenia
kontrolowania wskazał
mano- do obrazowania metodÄ… rezo-
metru pod"Ä…czonego do apara- nansu magnetycznego, stano-
tury. CiĘnienie par helu w krio- wiÄ…cego podstaw´ nowoczesnej
stacie musia"o byç troch´ niÅ»sze diagnostyki medycznej.
niÅ» atmosferyczne, dzi´ki cze- Heike Kamerlingh Onnes
mu sÄ…czÄ…ce si´ przez nieszczel- zmar" w 1926 roku. NaleÅ»y mu
noĘci do wn´trza powietrze za- si´ podziw tym bardziej, Å»e
marza"o i uszczelnia"o apara- cierpia" na astm´, co zmusza"o
tur´. Podczas jednego z pomia- go do opuszczania laborato-
rów m"odzieniec zdrzemnÄ…" si´. rium i d"ugich kuracji w Szwaj-
CiĘnienie powoli ros"o, a z nim carii. NieobecnoĘç Onnesa w
temperatura. Gdy osiÄ…gn´"a laboratorium nie przeszkadza-
oko"o 4.2 K, Holst stwierdzi" "a mu w kierowaniu swymi
gwa"towny skok wskazał
gal- podw"adnymi  nie przeszko-
wanometru, sygnalizujÄ…cy po- dzi"a mu w tym nawet Ęmierç.
jawienie si´ oporu. Wed"ug opowiadanej w Lejdzie
JeĘli wierzyç opowieĘci No- legendy przygotowania do po-
bela, Holst by" mimowolnym grzebu trwa"y d"uÅ»ej niÅ» si´
SZKIC PORTRETOWY ONNESA wykonany przez jego bra-
Ęwiadkiem procesu odwrotne- spodziewano, co zmusi"o kon-
tanka Harma Kamerlingha Onnesa w 1922 roku.
go do tego, w którym rt´ç prze- dukt do pospiesznego przemar-
chodzi ze stanu normalnego szu przez miasto, by na czas
przewodnictwa do stanu, który Onnes wodowa", Å»e elektrony mog"y p"ynÄ…ç przybyç do niedalekiego Voorschoten
nazwa" nadprzewodzÄ…cym. Powtarzane przez cewk´ bez koÅ‚
ca. Paul Ehrenfest, na ceremoni´ spopielenia zw"ok. Gerrit
wciąŻ pomiary utwierdzi"y Onnesa fizyk pochodzenia austriacko-niemiec- Flim, widząc ten poĘpiech, mia" powie-
w przekonaniu, Å»e w temperaturze bli- kiego, po obejrzeniu tego doĘwiadczenia dzieç:  Wszystko z nim w porzÄ…dku 
skiej 4.2 K opór rt´ci naprawd´ zanika". napisa" do mieszkajÄ…cego w Holandii nawet teraz zmusza nas do galopu.
Odkrycie to opublikowa" w listopadzie laureata Nagrody Nobla Hendrika ChociaÅ» w czasach Onnesa nadprze-
1911 roku w pracy pt.  O nag"ej zmianie Lorentza:  To niesamowite zobaczyç wodnictwo stanowi"o ezoteryczny ob-
szybkoĘci znikania oporu rt´ci . Kolej- wp"yw tych «trwa"ych prÄ…dów na ig"´ szar badaÅ‚
naukowych, jego odkrywca
ne doĘwiadczenia z cynÄ… i o"owiem wy- magnetycznÄ…. Czuç w sposób prawie by" przekonany, Å»e wkrótce pojawi si´
kaza"y, Że wiele metali przechodzi namacalny, jak pierĘcieł
elektronów wiele praktycznych zastosował
p"y-
w stan nadprzewodzÄ…cy w odpowied- w drucie obraca si´, obraca, obraca  po- nÄ…cego bez oporu prÄ…du. LewitujÄ…ce
nio niskiej temperaturze. woli i bez tarcia! pociÄ…gi i nadprzewodzÄ…ce linie energe-
Do 1914 roku Onnes odkry" sposób Onnes by" jednak rozczarowany, gdy tyczne to najcz´Ä˜ciej wymieniane pro-
wytwarzania trwa"ego prądu lub, jak odkry", Że nawet s"abe pole magnetycz- jekty przysz"oĘci. Trwający wyĘcig o od-
go nazywa",  uporczywego superprą- ne niszczy nadprzewodnictwo. To ozna- krycie materia"ów nadprzewodzących
du w nadprzewodzÄ…cej cewce z o"o- cza"o, Å»e choç nie by"o oporu, tylko nie- w wysokiej temperaturze moÅ»e uczyniç
wiu. Cewka by"a umieszczona w krio- wielki prÄ…d móg" p"ynÄ…ç przez nad- z odkrycia Onnesa element codzienne-
stacie i odpowiednio ozi´biona, a prÄ…d przewodnik  pole magnetyczne wy- go Å»ycia.
indukowano za pomocÄ… zewn´trznego tworzone przez prÄ…d o dostatecznie
T"umaczy"
pola magnetycznego. Brak oporu po- duÅ»ym nat´Å»eniu niszczy"o nadprze- Jerzy ¸usakowski
Informacje o autorze
Literatura uzupe"niajÄ…ca
RUDOLF de BRUYN OUBOTER jest profe- THE QUEST FOR ABSOLUTE ZERO: THE MEANING OF LOW-TEMPERATURE PHYSICS. Kurt Mendelssohn; Tay-
sorem fizyki doĘwiadczalnej w Laborato- lor and Francis, 1977.
rium im. Kamerlingha Onnesa na Uniwer- SUPERCONDUCTIVITY: DISCOVERIES DURING THE EARLY YEARS OF LAW TEMPERATURE RESEARCH AT LEIDEN
sytecie w Lejdzie w Holandii. Zajmuje si´
1908 1914. Rudolf de Bruyn Ouboter, IEEE Transactions on Magnetics, vol. Mag-23, nr 2, ss. 355-
fizyką niskich temperatur, a w szczególno- 370, III/1987.
Ęci w"aĘciwoĘciami nadprzewodników,
THE PATH OF NO RESISTANCE: THE STORY OF THE REVOLUTION IN SUPERCONDUCTIVITY. Bruce Schechter; Si-
nadciek"ego helu i mezoskopowych uk"a- mon & Schuster, 1989.
dów zawierających z"ącza Josephsona.
SUPERCONDUCTIVITY: THE NEXT REVOLUTION? Gianfranco Vidali; Cambridge University Press, 1993.
Chwile wolne od zaj´ç i prowadzenia wy- THE DISCOVERY OF SUPERCONDUCTIVITY. Jacobus de Nobel, Physics Today, vol. 49, nr 9, ss. 40-42,
k"adów poĘwi´ca historii nauki.
IX/1996.
ÂWIAT NAUKI Maj 1997 77
Za zgodÄ… LABORATORIUM ONNESA, Uniwersytet w Lejdzie, Holandia