ヘイケ・カメルリング・オネス

伝記

ヘイケ・カメルリング・オネスは、1853年9月21日にオランダのフローニンゲンで生まれた物理学者である。日本語では、カーメルリング・オンネスやカマリン・オンネスなどと表記されることもある。ヘリウムの液化に成功し、超伝導を発見するなど、低温物理学の先駆者として知られ、1913年にノーベル物理学賞を受賞した。父は煉瓦工場を経営し、母はアーネムの出身だった。1870年にフローニンゲン大学に入学し、1871年から1873年までドイツに留学して、ハイデルベルク大学で、ロベルト・ブンゼンやグスタフ・キルヒホフらの教えを受けた。その後、再びフローニンゲンに戻り、1876年に、フーコーの振り子の数学モデルの一般化に関する研究をもとに、博士論文『地球自転の新しい証明』を完成させた。1878年から1882年まで、デルフト工科大学で助手として働き、1881年から翌年までは講師も任された。デルフト時代にファン・デル・ワールスと出会い、彼との議論を通じて、低温における物理現象に興味を抱くようになった。

1882年にライデン大学の実験物理学の教授に就任した。1894年には、酸素、窒素、空気の液化装置を備えた低温物理学の研究所を同大学に設立した。1908年にヘリウムの液化に初めて成功した。リンデらが開発した冷却機と、三重構造の魔法瓶を用い、外側から順に液体空気、液体水素を入れて温度を下げ、最終段階はジュール=トムソン効果によって0.9Kという低温を達成し、ヘリウムの液化を実現した。これは当時の世界一の低温であった。この装置は、ライデンの博物館に残されている。1887年に結婚し、息子を1人もうけた。

1911年に純金属である水銀、スズ、鉛を冷却し、超低温での電気的性質を分析した。ケルビン卿らは、絶対零度では、電気伝導体の電子が流れなくなり、金属の比抵抗が無限大になると信じていた。一方、カメルリング・オネスらは、温度が低くなるにつれて電気抵抗が小さくなり、絶対零度では0になると考えていた。これは、イギリスのマティーセンが、温度が低くなると金属の伝導率が高まり、抵抗値が小さくなることを示したことに基づいている。4.2Kで、水銀の電気抵抗が突然消滅した。当初、彼は試料の電極がショートしたと思ったが、その後、現実に電気抵抗がゼロになったのだと気づいた。これが超伝導現象を発見した瞬間だった。「水銀は新たな状態へと遷移した。この状態の特異な電気的特性から、これを超伝導状態とでも呼ぼう」と記している。その後、スズや鉛でも超伝導現象が起こることを見いだし、超伝導状態の物質に磁場を加えると、超伝導が消失することも発見した。

低温物理学への貢献により、1912年にランフォード・メダル、1913年にノーベル物理学賞が授与され、1916年には王立協会の外国人会員に選出された。1926年2月21日に死去するまで、生涯をライデン大学の教授として過ごした。彼が使った実験装置の一部はライデンの博物館にあり、最初のヘリウム液化に成功した装置は、ライデン大学物理学科の建物の玄関ロビーに展示されている。死後、ライデン大学の低温研究所は、カメルリング・オネス研究所と改名された。後任のウィレム・ヘンドリック・ケーソンは、1926年に世界で初めて固体ヘリウムを作ることに成功した。後に発見されたヘリウムの超流動現象は、オネス効果とも呼ばれる。「エンタルピー」という用語を作ったのも彼とされ、月にはその名を冠したクレーターがある。