荷兰的莱顿低温实验室

实验室名称: 荷兰的莱顿低温实验室
所在地区: 国外

19世纪末20世纪初始,曾在低温实验的研究方面开展过一场世界性的角逐,在这场轰动的科坛竞赛中,处于领先地位的是位于荷兰一座小城的莱顿低温实验室。

谈到莱顿低温实验室就不得不先提及它的创始人,低温物理学家卡麦林·昂尼斯(KamerlinghOnnes ),他于1853年9月21日生于荷兰的格罗宁根,1926年2月21日卒于荷兰的莱顿。因制成液氦和发现超导现象于1913年获诺贝尔物理学奖。

  1882年,29岁的昂尼斯被任命为莱顿大学物理学教授和物理实验室负责人。当时物理学正处在一个转变的时代,人们越来越重视物理实验。昂尼斯在担任莱顿大学物理实验室负责人后,就决定把研究低温物理作为主攻方向。要进行低温方面的实验,首先就要获得低温,低温要靠液化气体获得,当时只有氢和氦还没有被液化。英国物理学家杜瓦从1877年开始研究,经过二十多年,于1898年液化了氢。昂尼斯领导的莱顿大学物理实验室为了满足低温研究的需要,于1892~1894年建成了大型的液化氧、氮和空气的工厂,1906年可以大量生产液氢,为液化氦打下了坚实的基础。又经过两年奋斗,终于在1908年7月10日成功地液化了氦,为在液氦温度下研究物质的性质创造了条件。  金属的电阻问题是昂尼斯的一个重要研究课题,当时对金属的电阻在绝对零度附近如何变化,有不同的说法。有人认为纯金属的电阻应随温度的降低而逐渐变小,并最终在绝对零度消失。昂尼斯最初相信的是开尔文1902年提出的另一种观点,即随着温度的降低,金属的电阻在达到一极小值后,会由于电子凝聚到金属原子上而变为无限大。昂尼斯由于掌握了液化氦的技术,因而具备了从实验上研究这一问题的条件。1911年2月,他测量了金和铂在液氦温度下的电阻,发现在4.3K以下,铂的电阻保持为一常数,而不是通过一极小值后再增大。因此他改变了原来的看法,而认为纯铂的电阻应在液氦温度下消失。  为了检验他的看法,选择了汞作为实验对象,因为汞比其他金属容易提纯。实验结果出现了令人意想不到的奇特现象:汞的电阻在4.2K左右突然消失。1911年4月~11月,昂尼斯在连续三篇论文中详细地报道了他的实验结果。1913年,昂尼斯又发现锡和铅也具有和汞一样的超导电性,不纯的汞也具有超导电性。  由于昂尼斯对莱顿大学物理实验室的出色领导和管理,使该实验室成了本世纪初全世界低温研究的中心。有许多国外学家曾来到莱顿大学,在这个实验室短期或较长期地工作。他们之中不仅有卡麦林·昂尼斯的合作者,还有其他来自世界各地的学者和技师,到莱顿研究或学习的主要课题是低温学。实验室的其他研究项目包括热力学、放射性定律、光学及电磁学现象的观察,例如荧光和磷光现象,在磁场中偏振面的转动,磁场中晶体的吸光光谱,以及霍尔效应,介电常数,特别是金属的电阻。从1901年起创办的培训仪器制造厂和玻璃吹制工的学校,也为卡麦林·昂尼斯和的实验室赢得了荣誉。

总之,莱顿低温实验室逐渐在国际上赢得了日益重大的声誉

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