헤이커 카메를링 오너스
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1. 개요
헤이커 카메를링 오너스는 네덜란드 출신의 물리학자로, 극저온 물리학 연구에 기여하여 1913년 노벨 물리학상을 수상했다. 그는 1882년부터 1923년까지 라이덴 대학교에서 실험 물리학 교수로 재직하며, 1908년 헬륨 액화에 최초로 성공하고, 1911년에는 수은의 초전도 현상을 발견했다. 그의 업적을 기려 저온 과학 분야의 발전을 인정하는 카메를링 오너스 상이 제정되었으며, 달의 크레이터와 헬륨의 초유동 현상인 오너스 효과에도 그의 이름이 붙여졌다. 또한, 그는 "엔탈피"라는 용어를 처음 사용한 것으로 알려져 있다.
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| 헤이커 카메를링 오너스 - [인물]에 관한 문서 | |
|---|---|
| 기본 정보 | |
 | |
| 출생일 | 1853년 9월 21일 |
| 출생지 | 흐로닝언, 네덜란드 |
| 사망일 | 1926년 2월 21일 |
| 사망지 | 라이덴, 자위트홀란트 주, 네덜란드 |
| 국적 | 네덜란드 |
| 학력 및 경력 | |
| 모교 | 하이델베르크 대학교 흐로닝언 대학교 (문학 석사, 박사) |
| 지도 교수 | 로베르트 분젠 구스타프 키르히호프 |
| 제자 | 피터르 제이만 야코프 클레이 바인더 더 하스 |
| 직장 | 라이덴 대학교 델프트 공과대학교 |
| 업적 | |
| 주요 업적 | 액체 헬륨 액화 초전도 현상 발견 온네스 효과 비리얼 상태 방정식 엔탈피 용어 만듦 |
| 학위 논문 제목 | 지구 자전의 새로운 증거 |
| 학위 논문 URL | 학위 논문 |
| 학위 논문 발표 년도 | 1879년 |
| 수상 | |
| 수상 경력 | 마테우치 메달 (1910년) 럼퍼드 메달 (1912년) 노벨 물리학상 (1913년) 프랭클린 메달 (1915년) |
| 노벨 물리학상 수상 사유 | 저온에서의 물질의 성질 연구, 특히 액체 헬륨 생산 |
2. 생애
헤이커 카메를링 오너스는 1853년 네덜란드 흐로닝언에서 태어났다. 아버지는 벽돌 공장 소유주였고, 어머니는 아른험 출신이었다.[4] 1870년 흐로닝언 대학교에 입학한 후, 1871년부터 1873년까지 하이델베르크 대학교에서 로베르트 분젠과 구스타프 키르히호프에게 배웠다. 이후 흐로닝언으로 돌아와 1879년 푸코 진자에 관한 논문으로 박사 학위를 받았다. 1878년부터 1882년까지는 델프트 공과대학교에서 요하네스 보스차의 조교로 일했다.[4]
1882년부터 1923년까지 라이덴 대학교에서 실험 물리학 교수로 재직했다.[4] 1894년 라이덴 대학교에 저온 물리학 연구소를 설립했고, 1904년에는 대규모 저온학 연구소를 설립하여 과학계의 높은 평가를 받았다. 이 연구소는 현재 카메를링 오너스 연구소로 알려져 있다.[4]
1908년 7월 10일, 헬륨 액화에 처음으로 성공하여 당시 지구에서 가장 낮은 온도를 달성했다.[4] 1911년에는 액체 헬륨을 이용하여 수은의 초전도 현상을 발견했다. 그는 처음에 "초전도성"(supraconductivity)이라 불렀고, 나중에 "초전도"(superconductivity)라는 용어를 사용했다. 이후 주석, 납 등에서도 초전도 현상을 발견하고, 자기장을 가하면 초전도가 사라지는 것을 확인했다.
이러한 저온 물리학에 대한 공로로 1913년 노벨 물리학상을 수상했다.[17] 1916년에는 왕립 학회 외국인 회원으로 선출되었다.
1926년 사망할 때까지 라이덴 대학교 교수직을 역임했다. 그의 연구 업적을 기려 라이덴 대학교의 저온 연구소는 카메를링 오너스 연구소로 개명되었다. 이후 발견된 헬륨의 초유동 현상은 "오너스 효과(또는 현상)"라고 불리기도 하며, 달에는 그의 이름을 딴 크레이터(en)가 있다. 또한, "엔탈피"라는 용어를 만든 사람으로 여겨진다.
1887년 마리아 아드리아나 빌헬미나 엘리자베스 비이벨레드와 결혼하여 아들 알베르트를 두었다.[1] 그의 형제는 화가 멘소 카메를링 오너스(하르므 카메를링 오너스의 아버지)였고, 여동생은 화가 플로리스 베르스터와 결혼했다.[1]
2. 1. 초기 생애 (1853-1882)
헤이커 카메를링 오너스는 네덜란드 흐로닝언에서 태어났다. 그의 아버지 하름 카메를링 오너스는 벽돌 공장 소유주였다. 그의 어머니는 아른험 출신의 안나 게르디나 코어스였다.[4]1870년, 카메를링 오너스는 흐로닝언 대학교에 입학했다. 그는 1871년부터 1873년까지 하이델베르크 대학교에서 로베르트 분젠과 구스타프 키르히호프 밑에서 공부했다. 다시 흐로닝언으로 돌아와 1878년 석사 학위를, 1879년 박사 학위를 받았다. 그의 논문은 ''Nieuwe bewijzen voor de aswenteling der aarde'' (번역: 지구 자전의 새로운 증거)였다. 그의 박사 논문은 푸코 진자에 관한 것이었다. 1878년부터 1882년까지 그는 델프트 공과대학교의 교장이었던 요하네스 보스차의 조교였으며, 1881년과 1882년에는 그를 대신하여 강사로 활동했다.[4]
2. 2. 라이덴 대학교 교수 시절 (1882-1923)
1882년부터 1923년까지 오너스는 라이덴 대학교에서 실험 물리학 교수로 재직했다.[4] 교수로 임명된 지 1년 만에 네덜란드 왕립 예술 과학 아카데미의 회원이 되었다.[5]1894년 라이덴 대학교에 산소, 질소, 공기 액화 장치를 갖춘 저온 물리학 연구소를 설립했다. 1904년에는 매우 큰 규모의 저온학 연구소를 설립하고 다른 연구자들을 초청하여 과학계에서 높은 평가를 받았다. 이 연구소는 현재 카메를링 오너스 연구소로 알려져 있다.[4]
1908년 헬륨 액화에 처음으로 성공했다. 카를 폰 린데 등이 개발한 냉각기와 3중 구조의 보온병을 사용하여 외부에서부터 액체 공기, 액체 수소를 넣어 온도를 낮추고, 마지막 단계는 줄-톰슨 효과에 의해 0.9K이라는 저온을 달성하여 헬륨 액화를 실현했다. 이것은 당시 세계 최고 저온이었다. 오리지널 장치는 라이덴의 보어하브 박물관에 있다.
2. 3. 헬륨 액화와 초전도 발견 (1908-1911)
1908년 7월 10일, 카메를링 오너스는 여러 단계의 사전 냉각과 줄-톰슨 효과를 이용한 햄슨-린데 사이클을 통해 헬륨 액화에 처음으로 성공했다. 이 방법으로 온도를 헬륨의 끓는점(−269 °C, 4.2 K)까지 낮추었다. 액체 헬륨의 압력을 낮추어 1.5 K 근처의 온도도 달성했는데, 이는 당시 지구에서 기록된 최저 온도였다. 이때 사용된 장비는 레이던의 보어하브 박물관에 보관되어 있다.[4]
카메를링 오너스는 저온 연구를 위해 많은 양의 헬륨이 필요했다. 1911년에 벨스바흐의 회사로부터 헬륨을 얻었는데, 이 회사는 가스등 심지에 쓰이는 토륨을 생산하려고 토리안석을 가공했고, 헬륨은 그 부산물이었다. 이전에는 모나자이트를 가공하여 헬륨을 얻었으며, 가공된 모나자이트(여전히 토륨을 함유)를 헬륨과 교환했다. 지구에서 헬륨은 방사성 붕괴의 산물이므로, 보통 방사성 물질과 함께 발견된다.[6]
1911년, 카메를링 오너스는 순수 금속(수은, 이후 주석과 납)의 전기 전도도를 극저온에서 측정했다. 윌리엄 톰슨 (켈빈 경) 등 일부 과학자들은 전자가 도체를 통과할 때 완전히 멈추거나, 절대 영도에서 금속 저항이 무한히 커질 것이라고 보았다. 반면 카메를링 오너스를 포함한 다른 사람들은 도체의 전기 저항이 꾸준히 감소하여 0으로 떨어질 것이라고 예상했다. 어거스터스 매티슨은 온도가 감소하면 금속의 전도도가 일반적으로 향상되거나, 전기 저항이 일반적으로 온도 감소에 따라 감소한다고 말했다.[7][8]
1911년 4월 8일, 카메를링 오너스는 액체 헬륨에 담긴 고체 수은 전선에서 4.2 K에서 저항이 갑자기 사라지는 것을 발견했다. 그는 이 발견의 중요성을 즉시 알아차렸다.[9] 그는 "수은이 새로운 상태로 변했는데, 그 특별한 전기적 특성 때문에 초전도 상태라고 부를 수 있다"고 보고했다. 그는 이 현상에 대해 더 많은 논문을 발표했으며, 처음에는 "초전도성"(supraconductivity)이라고 불렀고, 나중에 "초전도"(superconductivity)라는 용어를 사용했다.
이후 주석, 납 등에서도 초전도 현상이 일어나는 것을 발견했다. 또한, 초전도 상태의 물질에 자기장을 가하면 초전도가 사라지는 것을 발견했다.
저온 물리학에 기여하여 1912년에 럼퍼드 메달, 1913년에는 노벨 물리학상을 수상했다. 1916년에는 왕립 학회 외국인 회원으로 선출되었다.
2. 4. 노벨상 수상과 말년 (1913-1926)
카메를링 오너스는 1913년 노벨 물리학상을 수상하며 그의 연구에 대한 폭넓은 인정을 받았다. 노벨 위원회는 "저온에서 물질의 성질에 대한 그의 연구, 특히 액체 헬륨의 생산에 기여한 공로"를 인정했다.[17]헤이커 카메를링 오너스는 1926년 사망할 때까지 라이덴 대학교 교수직을 역임했다. 그가 사용했던 실험 장치의 일부는 라이덴의 보어하브 박물관에 보관되어 있다. 최초로 헬륨 액화에 성공한 장치는 라이덴 대학교 물리학과 건물 현관 로비에 전시되어 있으며, 사후 라이덴 대학교의 저온 연구소는 카메를링 오너스 연구소로 개명되었다. 오너스의 후임인 빌럼 헨드릭 케이손은 1926년에 세계 최초로 고체 헬륨을 만드는 데 성공했다.
이후 발견된 헬륨의 초유동 현상은 "오너스 효과(또는 현상)"라고 불리기도 한다. 달에는 그의 이름을 딴 크레이터(en)가 있다. 또한, "엔탈피"라는 용어를 만든 사람은 오너스라고 여겨진다.
2. 5. 가족
헤이커 카메를링 오너스는 1887년 마리아 아드리아나 빌헬미나 엘리자베스 비이벨레드와 결혼하여 아들 알베르트 한 명을 두었다.[1] 그의 형제는 화가 멘소 카메를링 오너스(하르므 카메를링 오너스의 아버지)였고, 여동생 제니는 화가 플로리스 베르스터와 결혼했다.[1]3. 주요 업적 및 영향
1894년 헤이커 카메를링 오너스는 라이덴 대학교에 산소, 질소, 공기 액화 장치를 갖춘 저온 물리학 연구소를 설립하여 저온 물리학 연구에 크게 기여했다. 1908년에는 카를 폰 린데 등이 개발한 냉각기와 3중 구조의 보온병을 사용하여 헬륨 액화에 처음으로 성공했다. 그는 외부에서부터 액체 공기, 액체 수소를 넣어 온도를 낮추고, 마지막 단계에서 줄-톰슨 효과를 통해 0.9K이라는 당시 세계 최고 저온을 달성했다. 오리지널 장치는 라이덴의 보어하브 박물관에 보관되어 있다.
1911년에는 순수 금속(수은, 주석, 납)을 극저온에서 냉각하여 전기 전도도를 측정하던 중, 4.2K에서 수은의 전기 저항이 갑자기 사라지는 초전도 현상을 발견했다.[9] 그는 이 현상을 "초전도성"(supraconductivity)이라고 불렀고, 이후 "초전도"(superconductivity)라는 용어를 사용했다.
카메를링 오너스는 저온 물리학 연구와 초전도 현상 발견으로 1913년 노벨 물리학상을 수상했다.[12] 노벨 위원회는 "저온에서 물질의 성질에 대한 그의 연구, 특히 액체 헬륨의 생산에 기여한 공로"를 인정했다. 그의 주요 수상 내역은 다음과 같다.
3. 1. 저온 물리학 연구소 설립
1882년부터 1923년까지 오너스는 라이덴 대학교에서 실험 물리학 교수로 재직했다. 1904년에는 매우 큰 규모의 저온학 연구소를 설립하고 다른 연구자들을 초청하여 과학계에서 높은 평가를 받았다. 이 연구소는 현재 카메를링 오너스 연구소로 알려져 있다.[4] 그는 교수로 임명된 지 1년 만에 네덜란드 왕립 예술 과학 아카데미의 회원이 되었다.[5]1894년 라이덴 대학교에 산소, 질소, 공기 액화 장치를 갖춘 저온 물리학 연구소를 설립했다. 1908년에는 헬륨 액화에 처음으로 성공했다. 카를 폰 린데 등이 개발한 냉각기와 3중 구조의 보온병을 사용하여 외부에서부터 액체 공기, 액체 수소를 넣어 온도를 낮추고, 마지막 단계는 줄-톰슨 효과에 의해 0.9K이라는 저온을 달성하여 헬륨 액화를 실현했다. 이것이 당시 세계 최고 저온이었다. 오리지널 장치는 라이덴의 보어하브 박물관에 있다.
3. 2. 헬륨 액화 성공
1908년 7월 10일, 오너스는 여러 단계의 사전 냉각과 줄-톰슨 효과를 기반으로 한 햄슨-린데 사이클을 사용하여 최초로 헬륨 액화에 성공했다. 이 방법으로 헬륨의 끓는점(−269 °C, 4,200)까지 온도를 낮췄다. 액체 헬륨의 압력을 낮춰 1,500 근처의 온도도 달성했는데, 이는 당시 지구에서 기록된 최저 온도였다. 사용된 장비는 레이던의 보어하브 박물관에 보관되어 있다.[4]저온 연구를 위해 많은 양의 헬륨이 필요했다. 1911년, 오너스는 가스등 심지에 사용되는 토륨 생산을 위해 토리안석을 가공하던 벨스바흐의 회사로부터 헬륨을 얻었다. 헬륨은 이 과정의 부산물이었다. 이전에는 모나자이트를 가공하여 헬륨을 얻었으며, 가공된 모나자이트(여전히 토륨 함유)를 헬륨과 교환했다. 지구에서 헬륨은 방사성 붕괴의 산물이므로, 일반적으로 방사성 물질과 함께 발견된다.[6]
1882년 라이덴 대학교 실험 물리학 교수가 되었고, 1894년에는 산소, 질소, 공기 액화 장치를 갖춘 저온 물리학 연구소를 설립했다. 1908년 헬륨 액화에 처음으로 성공했다. 카를 폰 린데 등이 개발한 냉각기와 3중 구조의 보온병을 사용하여 외부에서부터 액체 공기, 액체 수소를 넣어 온도를 낮추고, 마지막 단계에서 줄-톰슨 효과를 통해 900의 저온을 달성하여 헬륨 액화를 실현했다. 이것이 당시 세계 최고 저온이었다. 오리지널 장치는 레이던의 보어하브 박물관에 있다.
3. 3. 초전도 현상 발견
1911년 카메를링 오너스는 순수 금속(수은, 주석, 납)을 극저온에서 냉각하여 전기 전도도를 측정했다. 윌리엄 톰슨(켈빈 경)과 같은 일부 과학자들은 전자가 도체를 통과할 때 완전히 멈추거나, 다시 말해 절대 영도에서 금속 저항이 무한히 커질 것이라고 믿었다. 카메를링 오너스를 포함한 다른 사람들은 도체의 전기 저항이 꾸준히 감소하여 0으로 떨어질 것이라고 생각했다. 어거스터스 매티슨은 온도가 감소하면 금속의 전도도가 일반적으로 향상되거나, 다시 말해 전기 저항이 일반적으로 온도 감소에 따라 감소한다고 말했다.[7][8][15]1911년 4월 8일, 카메를링 오너스는 액체 헬륨에 담긴 고체 수은 전선에서 4.2 K에서 저항이 갑자기 사라지는 것을 발견했다. 그는 이 발견의 중요성을 즉시 깨달았다 (백 년 후에 그의 노트를 해독했을 때 분명해졌다).[9] 처음에 오너스는 시료의 전극이 쇼트되었다고 생각했지만, 이후 실제로 전기 저항이 0이 되었다는 것을 깨달았다.[16] 이것이 초전도 현상을 발견한 순간이었다. 그는 "수은이 새로운 상태로 변했는데, 그 특별한 전기적 특성 때문에 초전도 상태라고 부를 수 있다"고 보고했다. 그는 이 현상에 대해 더 많은 논문을 발표했으며, 처음에는 "초전도성"(supraconductivity)이라고 불렀고, 나중에서야 "초전도"(superconductivity)라는 용어를 채택했다. 이후 주석, 납 등에서도 초전도 현상이 일어나는 것을 발견했다. 또한, 초전도 상태의 물질에 자기장을 가하면 초전도가 사라지는 것을 발견했다.
3. 4. 수상 및 영예
카메를링 오너스는 1913년 노벨 물리학상을 포함하여 그의 연구로 널리 인정을 받았다. 노벨 위원회는 "저온에서 물질의 성질에 대한 그의 연구, 특히 액체 헬륨의 생산에 기여한 공로"를 인정했다.[12]
4. 현대에 미치는 영향
카메를링 오너스가 실험을 위해 고안한 일부 기구는 레이던에 있는 보어하브 박물관에서 볼 수 있다. 그가 헬륨을 처음 액화하는 데 사용한 장치는 레이던 대학교 물리학과 로비에 전시되어 있으며, 저온 실험실도 그의 이름을 따서 명명되었다. 그의 제자이자 실험실의 후임자인 빌럼 헨드릭 케이솜은 1926년에 헬륨을 고체화한 최초의 인물이었다. 전 카메를링 오너스 실험실 건물은 현재 레이던 대학교의 법학부이며 "Kamerlingh Onnes Gebouw"(카메를링 오너스 빌딩)로 알려져 있고, 종종 "KOG"로 줄여서 부른다. 현재의 과학 학부에는 그의 이름을 딴 "Kamerlingh Onnes Laboratorium"이 있으며, 물리학과 본관에는 카메를링 오너스가 사용한 명판과 여러 기계가 있다.
오너스는 "엔탈피"라는 단어를 처음 사용한 것으로 알려져 있다.[10]
4. 1. 카메를링 오너스 상
카메를링 오너스 상(1948)과 카메를링 오너스 상(2000)은 그의 업적을 기리기 위해 제정되었으며, 저온 과학 분야의 발전을 인정한다.[10]초유체 헬륨의 크리핑 현상을 지칭하는 오너스 효과는 그의 이름을 따서 명명되었다.
달에 있는 카메를링 오너스 크레이터도 그의 이름을 따서 명명되었다.[11]
4. 2. 오너스 효과
초유체 헬륨의 크리핑 현상을 지칭하는 오너스 효과(오너스 현상)는 그의 이름을 따서 명명되었다.[10]달에 있는 카메를링 오너스 크레이터는 그의 이름을 따서 명명되었다.[17]
4. 3. 카메를링 오너스 크레이터
달에는 그의 이름을 딴 크레이터가 있다.4. 4. IEEE 마일스톤
카메를링 오너스의 초전도체 발견은 2011년에 IEEE 마일스톤으로 지정되었다.[11]5. 주요 저작
| 출판 연도 | 제목 | 비고 |
|---|---|---|
| 1879 | 지구의 자전에 대한 새로운 증거 | 박사 학위 논문, 흐로닝언, 네덜란드 |
| 1881 | 액체의 일반 이론 | 암스테르담 아카데미. 베르한들 |
| 1894 | 라이덴의 저온 연구소와 매우 낮은 온도 생성에 관하여 | Comm. Phys. Lab. Univ. Leiden; 14 |
| 1896 | 유체 상태의 일반 이론 | 하를렘 아치. 네르; 30 |
| 1911 | 액체 헬륨에 대한 추가 실험. C. 매우 낮은 온도에서 순수 금속의 전기 저항 변화 등에 관하여. IV. 헬륨 온도에서 순수 수은의 저항. | Comm. Phys. Lab. Univ. Leiden; No. 120b |
| 1911 | 액체 헬륨에 대한 추가 실험. D. 매우 낮은 온도에서 순수 금속의 전기 저항 변화 등에 관하여. V. 수은의 저항 소멸. | Comm. Phys. Lab. Univ. Leiden; No. 122b |
| 1911 | 액체 헬륨에 대한 추가 실험. G. 순수 금속의 전기 저항 등에 관하여. VI. 수은의 저항이 사라지는 속도의 갑작스러운 변화. | Comm. Phys. Lab. Univ. Leiden; No. 124c |
| 1911 | 수은의 초전도 현상 | 레이던 대학교 물리 연구소 통신; 제 122호 및 124호 |
| 1922 | 지금까지 얻은 최저 온도 | Comm. Phys. Lab. Univ. Leiden; No. 159 |
참조
[1]
서적
How Fluids Unmix: Discoveries by the School of Van der Waals and Kamerlingh Onnes
Edita—the Publishing House of the Royal
2002
[2]
서적
Freezing physics, Heike Kamerlingh Onnes and the quest for cold
http://www.dwc.knaw.[...]
Edita, Amsterdam
2007
[3]
서적
Superconductivity: A Very Short Introduction
Oxford University Press
2009
[4]
웹사이트
The Nobel Prize in Physics 1913: Heike Kamerlingh Onnes
https://www.nobelpri[...]
Nobel Media AB
2012-04-24
[5]
웹사이트
Heike Kamerlingh Onnes (1853–1926)
http://www.dwc.knaw.[...]
Royal Netherlands Academy of Arts and Sciences
2015-07-22
[6]
간행물
Little cup of helium, big science
https://pubs.aip.org[...]
2008-03-01
[7]
간행물
On the Influence of Temperature on the Electric Conducting Power of Metals
https://zenodo.org/r[...]
[8]
간행물
On the Influence of Temperature on the Electric Conducting-Power of Alloys
[9]
간행물
The Discovery of Superconductivity
http://ilorentz.org/[...]
2010-09
[10]
간행물
H Is for Enthalpy, Thanks to Heike Kamerlingh Onnes and Alfred W. Porter
[11]
웹사이트
Milestones:List of IEEE Milestones
http://www.ieeeghn.o[...]
IEEE
2011-07-29
[12]
웹사이트
The Nobel Prize in Physics 1913
http://nobelprize.or[...]
Nobel Foundation
2008-10-09
[13]
웹사이트
APS Member History
https://search.amphi[...]
2023-11-08
[14]
웹사이트
Heike Onnes
https://www.nasonlin[...]
2023-11-08
[15]
간행물
Philosophical Transactions
[16]
웹사이트
Kammerlingh Onnes Begins Work on Superconductivity
http://www.aps.org/p[...]
[17]
간행물
H Is for Enthalpy, Thanks to Heike Kamerlingh Onnes and Alfred W. Porter
http://pubs.acs.org/[...]
ACS Publications
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