14 april 2010: Fokko Jan Dijksterhuis en Hans Hilgenkamp
De geschiedenis van de thermometer en de jacht op het absolute nulpunt


De geschiedenis van de thermometer en de jacht op het absolute nulpunt

Het zal voor de meeste bezoekers van het Science Café op woensdag 14 april een primeur zijn geweest om te zien: een magneetje ter grootte van een 2 euro muntstuk dat los in de lucht zweefde boven een sterk afgekoelde schijf van een keramisch materiaal. Het leek wel toveren, maar het is gebaseerd op het natuurkundige verschijnsel supergeleiding. Er is in bijna elk ziekenhuis tegenwoordig een toepassing van supergeleiding te vinden: de bekende MRI-scanner.
In de boeken staat dat het absolute nulpunt van temperatuur -273,15 graden Celsius is, ofwel 0 kelvin. Dr.ir. Fokko Jan Dijksterhuis liet in een geschiedkundig verhaal vol vermakelijke anekdotes zien hoe vanaf Galileo Galilei in de 17e eeuw wetenschappers bezig zijn geweest om te doorgronden wat warmte nu eigenlijk is en hoe je die (dus temperatuur) zou kunnen meten. De ontdekkingstocht – met veel Nederlandse inbreng – eindigde in 1848 toen James Thomson een absolute temperatuurschaal voorstelde. Thomson werd later Lord Kelvin en wetenschappers drukken temperatuur tegenwoordig uit in graden kelvin.

Prof.dr.ir. Hans Hilgenkamp vertelde vervolgens over wat er met materialen gebeurt als je ze heel sterk afkoelt. Allerlei materialen krijgen dan andere eigenschappen. Sommige materialen verliezen al hun elektrische weerstand en gaan moeiteloos elektrische stroom geleiden.

No photos

Als je maar ver genoeg afkoelt, worden zelfs gassen van de meest eenvoudige atomen – waterstof en helium – vloeibaar. Helium verliest op een gegeven moment zelfs de stroperigheid die alle vloeistoffen eigen is. Het wordt superfluide en stroomt dan dwars door glas heen. Vlak boven het absolute nulpunt gaat materie over in een heel eigen vorm, die door Satyendra Nath Bose en Albert Einstein in 1924 voor het eerst werd beschreven. In 1995 wisten natuurkundigen die toestand eindelijk te realiseren en ze kregen er in 2001 de Nobelprijs voor de natuurkunde voor. Hoewel Kelvin het absolute nulpunt heeft gedefinieerd, is dat punt in de praktijk onbereikbaar. Een groep Finse groep onderzoekers is er het dichtste bij gekomen: 0,0000000001 graad boven het absolute nulpunt.
Voor zijn proef met de zwevende magneet hoefde Hans Hilgenkamp niet zo ver te gaan. De supergeleiding die hij demonstreerde treedt al op bij 196 graden Celsius onder nul, de temperatuur van vloeibaar stikstof. Daar valt gemakkelijk mee te werken en het resultaat oogt bijzonder, zoals iedereen tijdens het Science Café met eigen ogen kon zien.

Vragen waren er na afloop volop en op sommige van die vragen hadden de sprekers niet eens een antwoord. Muziek was er ook overvloedig, in de stijl van akoestische Americana, de mix van elementen uit Amerikaanse country, folk en andere invloeden, fraai vertolkt door Rosa Sky.