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[2].
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 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 0,9 K. Il s'agit de 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
Sur le livre d'or de la maison de Spinoza à Rijnsburg figurent successivement à la date du les noms de Albert Einstein et de Heike Kamerlingh Onnes indiquant leur visite commune.
À partir de 1911, Heike Kamerlingh 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 , 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 4,2 K 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[4] 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 30 m 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[5].
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.
↑(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
↑ a et bCf. « Heike Kamerlingh Onnes – Biographical. », sur NobelPrize.org. Nobel Media AB, (consulté le ), extrait de Coll., Nobel Lectures, Physics 1901-1921, Amsterdam, Elsevier Publishing Company, .
↑Cahier retrouvé par le directeur du Boerhaave Museum de Leyde.
↑Dirk Van Delft, Peter Kes, Physics Today, septembre 2010, p. 38-43
(en) Rudolf de Bruyn Ouboter, « Heike Kamerlingh Onnes’s Discovery of Superconductivity », Scientific American, vol. 276, no 3, , p. 98-103 (lire en ligne [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, , p. 261–277 (lire en ligne [PDF])
(en) Simón Reif-Acherman, « Heike Kamerlingh Onnes: Master of Experimental Technique and Quantitative Research », Physics in Perspective, vol. 6, no 2, , p. 197-223 (DOI10.1007/s00016-003-0193-8, lire en ligne [PDF])
Kamerlingh Onnes, Heike, (Gavroglou, Kōstas. [ed.], et Goudaroulis, Yorgos [ed.]) "Through measurement to knowledge : the selected papers of Heike Kamerlingh Onnes (1853-1926)". Dordrecht, Boston, Kluwer Academic Publishers, c1991. Goudaroulis, Yorgos. (ISBN0-792-30825-5)
International Institute of Refrigeration (First International Commission), "Rapports et communications issus du Laboratoire Kamerlingh Onnes". International Congress of Refrigeration (7th; 1936; La Haye), Amsterdam, 1936.
Liens externes
L’hélium liquide sur le site BibNum (texte commenté d'un article décrivant la découverte de l'hélium liquide par Kamerlingh Onnes)
(en) Biographie sur le site de la fondation Nobel (le bandeau sur la page comprend plusieurs liens relatifs à la remise du prix, dont un document rédigé par la personne lauréate — le Nobel Lecture — qui détaille ses apports)
