那一天液氦“誕生”了

Kamerlingh Onnes 用來液化氦的裝置現(xiàn)在在博物館展出

1908年7月10日，由荷蘭物理學(xué)家 Heike Kamerlingh Onnes實(shí)現(xiàn)氦氣首次液化，他在1913年因低溫工作導(dǎo)致液氦的產(chǎn)生而獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。氦是所有元素中沸點(diǎn)和熔點(diǎn)最低的化學(xué)元素，氦是元素周期表惰性氣體組中的第一個(gè)，在自然界中是一種無色、無味、無毒的惰性氣體。由于荷蘭物理學(xué)家Heike Kamerlingh Onnes的工作，液氦在 1908年才首次生產(chǎn)出來。

1853年出生于荷蘭格羅寧根，Kamerlingh Onnes的父親是一家磚廠的老板，他的母親是一位建筑師的女兒。他在家鄉(xiāng)的一所沒有古典語言的中學(xué)度過了一段時(shí)間后，接受了額外的希臘語和拉丁語教學(xué)。

1871-1873年間，Kamerlingh Onnes作為德國物理學(xué)家羅伯特·本生和古斯塔夫·基爾霍夫的學(xué)生進(jìn)入海德堡大學(xué)。在18 歲時(shí)，他在科學(xué)領(lǐng)域的才能顯而易見，因?yàn)樗跒醯美罩Т髮W(xué)自然科學(xué)學(xué)院贊助的比賽中獲得金獎(jiǎng)，隨后在大學(xué)的類似活動(dòng)中獲得銀獎(jiǎng)明年格羅寧根。

1879年，格羅寧根大學(xué)授予他博士學(xué)位，在代爾夫特理工學(xué)院任教至1882年之后，他被任命為萊頓大學(xué)的物理學(xué)教授，并擔(dān)任教授至1923年。

受他的同胞約翰內(nèi)斯·范德瓦爾斯和亨德里克·洛倫茲的理論和著作的啟發(fā)，Kamerlingh Onnes重組了萊頓的物理實(shí)驗(yàn)室，并建立了現(xiàn)在以他的名字命名的低溫實(shí)驗(yàn)室，以適應(yīng)他自己的計(jì)劃。這意味著萊頓很快確立了自己作為世界低溫研究中心的地位，甚至有人說地球上最冷的地方位于萊頓。

卡默林昂內(nèi)斯

他花了十多年時(shí)間完善低溫實(shí)驗(yàn)技術(shù)，同時(shí)還研究了低溫下的金屬和流體。到1906年，他成功地建造了一臺(tái)改進(jìn)的氫氣液化機(jī)，他的努力最終在1908年7月 0日生產(chǎn)了液氦。

在那個(gè)潮濕多風(fēng)的日子里，Kamerlingh Onnes在黎明前醒來，前往他位于鎮(zhèn)中心的實(shí)驗(yàn)室，那里的技術(shù)人員已經(jīng)在努力工作。前一天液態(tài)空氣的存量已經(jīng)增加到75升，他們開始了液化氫氣的第一項(xiàng)任務(wù)。到下午1點(diǎn)30分，他們已經(jīng)生產(chǎn)出20升液氫來發(fā)動(dòng)對(duì)氦氣的攻擊，并將其儲(chǔ)存在杜瓦瓶中。

根據(jù)理論，Kamerlingh Onnes知道他們需要多少氫氣以及氦實(shí)驗(yàn)需要多長時(shí)間。到了下午2點(diǎn)30分開始冷卻氦氣的時(shí)間，再過半個(gè)小時(shí)，溫度已經(jīng)下降到93開爾文（-180攝氏度）。

1906年，Kamerlingh Onnes采用了相同的迭代技術(shù)，使他們的實(shí)驗(yàn)室能夠以每小時(shí)4升的速度生產(chǎn)液態(tài)氫。這意味著被液態(tài)氫和液態(tài)空氣預(yù)冷的氦氣可以膨脹通過多孔塞，從而冷卻到更低的溫度。然后將其再循環(huán)回到塞子的另一側(cè)，在那里膨脹的氦氣通過再次膨脹通過塞子而進(jìn)一步冷卻。

用于液化氦的裝置的另一個(gè)視圖

到下午6點(diǎn)30分，溫度低于液態(tài)氫，最終達(dá)到6開爾文（-267 攝氏度）。直到最后一瓶液態(tài)氫，Kamerlingh Onnes將其連接到設(shè)備上，團(tuán)隊(duì)想知道他們是否注定要失敗，因?yàn)楹ひ呀?jīng)循環(huán)了20次，但沒有任何跡象。

到晚上7點(diǎn)30分，溫度穩(wěn)定在4開爾文（-269攝氏度），一位前來查看實(shí)驗(yàn)進(jìn)展情況的同事表示，溫度計(jì)似乎站在一盆液體中。經(jīng)過仔細(xì)觀察，Kamerlingh Onnes能夠辨認(rèn)出液氦的液面！該實(shí)驗(yàn)只產(chǎn)生了一小杯液氦，準(zhǔn)確地說約為60毫升。

Kamerlingh Onnes還在1911年發(fā)現(xiàn)并創(chuàng)造了超導(dǎo)這一術(shù)語，表明某些電導(dǎo)體的電阻在接近絕對(duì)零（-273攝氏度）的溫度下突然完全消失。1908年氦液化的低溫研究幫助他獲得了1913年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。