MAX KARL ERNST LUDWING PLANCK

Nobel Física-1918

         La familia de Planck se trasladó a Munich cuando Max era todavía un niño, y allí recibió su primera enseñanza. En su época universitaria se fue de Munich a Berlín, en donde, como Hertz, tuvo de profesores a Helmholtz y Kirchhoff.

         En 1880 se unió a la Facultad de Munich y cinco años más tarde obtuvo un nombramiento de profesor en la Universidad de Kiel.

         En 1889, a la muerte de Kirchhoff, le reemplazó en su puesto de profesor en la Universidad de Berlín. Allí permaneció hasta su retiro en 1926.

         El trabajo doctoral de Planck versó sobre termodinámica, por el interés que le inspiraban los trabajos de Clausius, en particular se fijó en el problema planteado por primera vez por su antiguo profesor Kirchhoff, del cuerpo negro que absorbe todas las frecuencias de luz y por eso cuando se calienta las emite.

         Pero ahora venía una cuestión muy delicada. El número de frecuencias es más grande en la extensión de las altas que de las bajas, así como los números naturales son más los que pasan de un millón que los que están contenidos en él. Si un cuerpo negro irradiaba igualmente radiaciones electromagnéticas de todas las frecuencias, entonces virtualmente, toda la energía se irradiaría en alta frecuencia, justamente como si al escoger un número, sería casi seguro que saliese por encima del millón porque hay muchísimos más en esa región. Esta situación con respecto a la radiación se menciona como <catástrofe del violeta>, porque la radiación son frecuencia más alta en el espectro de luz visible es el violeta.

         En la realidad esto no pasa y no hay catástrofe del violeta. Wien y Rayleigh trataron de conseguir ecuaciones que explicasen cómo la radiación del cuerpo negro se distribuía realmente. La ecuación de Wien se ajustaba perfectamente a las frecuencias altas, pero no a las bajas. Por el contrario, la de Rayleigh se ajustaba a las bajas y no a las altas.

         En 1900 Planck se las arregló para conseguir una ecuación relativamente simple que describía con precisión la distribución de la irradiación de las variadas frecuencias. Se basaba en la suposición decisiva: la energía no es divisible indefinidamente, como la materia está formada por partículas. A estas partículas de energía Planck les dio el nombre de cuantos (del latín quantus) o en singular, cuanto.

         Después supuso que el tamaño de cada uno, para cada radiación electromagnética, era directamente proporcional a su frecuencia. Así, la luz violeta situada en un extremo del espectro visible que tenía una frecuencia doble de la luz roja del otro extremo, su cuanto de energía era también el doble que el de la luz roja.

         Supongamos ahora que la energía solo pudiese absorberse o emitirse en cuantos completos. Cuando un cuerpo negro irradiaba no era probable que lo hiciese en todas las longitudes de onda por igual. El hacerlo en baja frecuencia es fácil porque se necesita muy poca energía para formar un cuanto, en cambio, se necesita más energía para irradiar en alta frecuencia y es menos probable que se acumule esta nueva energía adicional. Cuanta más alta es la frecuencia, menor es la probabilidad de radiación. Un cuerpo a 600º C irradia principalmente en los pequeños cuantos infrarrojos, en cantidades suficientes para dar el color rojo a su resplandor. No hay catástrofe del violeta porque aunque las frecuencias altas son muchas, su cuanto de energía es muy alto y hace improbable su radiación.

         A medida que asciende la temperatura se eleva la energía contenida y se hace cada vez más probable que se radien los cuantos de alta frecuencia. Por esa razón cuando un objeto se calienta, la luz radiada se vuelve naranja, amarilla y finalmente azulada. De este modo, la ley de Wien, conseguida solamente por observación, ponía una base teórica a este asunto.

         La pequeña constante, razón de la frecuencia de una radiación al tamaño de su cuanto, se llama constante de Planck y se representa por h, y se reconoce ahora que es una de las fundamentales del universo.

         Esta teoría era tan revolucionaria que los físicos no la aceptaron inmediatamente, el mismo Planck no creía en ella completamente, y medio sospechaba que podría ser una trampa matemática, sin ninguna relación con algo real.

         En 1905 Einstein, por primera vez aplicó la teoría cuántica a un fenómeno visible y que no tenía explicación para la física del siglo diecinueve –el efecto fotoeléctrico, observado ya por Hertz-. Después en 1913, Bohr incorporó la teoría cuántica a la estructura del átomo que explicó muchas cosas que hasta aquel momento eran inexplicables. En efecto, a la física anterior a 1900 se le llama ahora Física Clásica, y a partir de esa fecha Moderna, la frontera quedo marcada por la teoría cuántica. La Física Moderna no podría existir sin nuevas formas de análisis matemáticos que implicasen los cuantos.

         En 1918 la teoría cuántica había alcanzado tanta importancia que a Planck le otorgaron el premio Nobel de física, y a Einstein y Bohr se lo darían unos años más tarde por el uso que de ella hicieron.

         En 1930 a Max Planck le nombraron presidente de la Sociedad Kaiser Guillermo, de Berlín, pasándose a denominar en su honor Sociedad Max Planck, hoy en día esta Sociedad imparte los premios con su nombre, los más importantes a nivel de física de partículas y cuántica. En su ancianidad vio que su celebridad en el mundo de la ciencia solo era sobrepasada por la de Einstein. Resistió firmemente a Hitler, en los días del poder nazi, a pesar de su edad, y no prestó ni su prestigio ni su opinión al régimen. Intercedió personalmente (sin éxito) ante Hitler a favor de sus colegas judíos y a consecuencia de eso se vio forzado a dimitir de la presidencia de la Sociedad Max Planck en 1937. Ejecutaron a su hijo Edwin en 1944, acusado de tomar parte en una conspiración contra la vida de Hitler.

         Planck vivió casi noventa años, sobrevivió a la Segunda Guerra Mundial y contempló la destrucción del nazismo. Fuerzas americanas le rescataron en 1945 durante los últimos días de confusión, antes de la derrota final alemana. Le nombraron de nuevo presidente de la Sociedad Max Planck hasta que se encontrase un sucesor y le trasladaron a Gotinga, donde pasó sus dos últimos años, estimado y respetado.

JAMES PRESCOTT JOULE

         Joule era hijo de un opulento cervecero, lo que significaba que tenía medios para dedicarse a una vida de investigación. De joven gozó de poca salud, por ello pudo retirarse a sus libros y estudios. Uno de sus maestros fue Dalton.

         Joule fue casi un fanático en lo tocante a medidas y aun en su luna de miel tuvo tiempo para inventar un termómetro especial, para medir la temperatura del agua en la parte superior e inferior de una pintoresca catarata que iban a visitar.

         Antes de los veinte años publicaba trabajos en los que daba a conocer las temperaturas en relación con los motores eléctricos. Hacia 1840, había logrado la fórmula que gobierna la producción de calor por el paso de una corriente eléctrica (el calor producido es proporcional al cuadrado de la intensidad de la corriente multiplicado por la resistencia del circuito).

         Prosiguió con sus medidas, dedicando una década a medir el calor producido por todos los procesos que podía imaginar. Agitó agua y mercurio con paletas. Pasó agua a través de pequeños agujeros para medir el calentamiento por fricción. Dilató y contrajo gases. Estudio las medidas de las temperaturas del agua en la catarata, la de su luna de miel, confiaba en la creencia de la energía del agua al caer debía convertirse en calor y que la temperatura del fondo de la caída de agua debía de ser más alta que en la parte superior.

         En todos esos casos calculó la cantidad de trabajo que había intervenido en el sistema y la cantidad de calor que había producido, y halló como Rumford había mantenido medio siglo antes, que las dos cosas, calor y trabajo, estaban íntimamente relacionadas.

         Una cantidad particular de trabajo siempre producía una cantidad particular de calor. En efecto, 41.800.000 ergios de trabajo, producían una caloría de calor. A esto se le llamó, y se le sigue llamando, <equivalente mecánico del calor>.

         La primera descripción completa de Joule de sus experimentos y conclusiones apareció en 1847, que no suscitaron un especial interés en los científicos de su tiempo. Este hecho se debe en parte, una gran parte, a que Joule era un cervecero y no un académico (nunca recibió un puesto de profesor, salvo al final que si se le propuso). También influía el hecho de que en muchos casos sus conclusiones se basaban en pequeñas diferencias de temperatura, de modo que sus experimentos eran muy poco espectaculares.

         El artículo original de su descubrimiento fue rechazado por varios periódicos expertos en la materia, se vio obligado a presentarlo en una conferencia pública en Manchester y entonces consiguió que, de mala gana, le publicase su conferencia un periódico local. Unos cuantos meses más tarde se las arregló para presentarla ante una reunión científica poco propicia, y su presencia hubiera pasado inadvertida si no hubiera sido por un joven veinteañero presente en el auditorio. Este joven era William Thomson, conocido más adelante por Lord Kelvin. Sus comentarios sobre los trabajos de Joule fueron lo bastante agudos y lógicos para levantar interés y, aun más, entusiasmo. El renombre de Joule estaba hecho.

         Joule no fue el primero en determinar el equivalente mecánico del calor. Rumford lo había intentado, pero le había salido un valor demasiado alto. Mayer consiguió un valor bastante aceptable, antes de que lo hiciera Joule, pero fue éste el que lo hizo más exactamente (para su época) y respaldaba su cifra con una gran variedad de cuidadosos datos experimentales y fue quien (con la ayuda de Thomson) fijó la atención del mundo de la ciencia. Por eso en él recae la fama y en su honor una unidad de trabajo igual a 10.000.000 ergios se llama julio.

         La determinación del equivalente mecánico del calor condujo a la evolución de una ley fundamental hasta aquellos tiempos. Desde el tiempo de Newton y aun de Galileo se entendía que la energía de un objeto lanzado hacia arriba, no disminuía cuando el movimiento se hacía más lento. Sin duda ese movimiento invariablemente disminuía bajo la influencia de la gravedad, pero como el objeto perdía energía cinética (energía del movimiento) ganaba energía potencial (energía de la posición). Cuando el objeto alcanzaba la máxima altura, estaba fijo momentáneamente y no poseía energía cinética, pero tenía una gran energía potencial. Cuando empezaba a caer la energía potencial iba disminuyendo y empezaba a aumentar la cinética. Cuando llegaba al suelo volvía a tener toda la energía cinética con la que se le había lanzado hacia arriba.

         Teóricamente, la energía potencial y cinética se intercambiaban sin pérdida, a esto se le llamaba conservación de la energía (más adelante se acotaría a energía mecánica) y hasta esa época tenía el rango de ley. En realidad, la conservación no era tan perfecta, alguna energía se perdía por la resistencia del aire y por la fricción.

         Sin embargo, si el calor se reconoce como una forma de energía, y si se comprueba que la perdida de energía mecánica por fricción o rozamiento o la perdida de cualquier otro tipo de energía queda compensada exactamente por la ganancia de calor, entonces se puede asegurar la conservación de la energía total (sea cual sea su forma) en un sistema dado.

         Esta es la ley de la conservación de la energía que establece que la energía ni se crea ni se destruye (de la nada), sencillamente se transforma de un tipo a otro. Esta es una de las generalizaciones más importantes en la historia de la ciencia. Es tan importante en unión con el estudio de la acción recíproca del calor y del trabajo (la termodinámica, ciencia creada por Carnot con dos décadas de anterioridad) que frecuentemente se llama la primera ley de la termodinámica.

         Con posterioridad a la época de Joule, esta ley se ha tambaleado en diversas ocasiones, fundamentalmente con el descubrimiento de la radioactividad y la emisión radioactiva de electrones, pero siempre y gracias a los trabajos de Einstein y Pauli la primera ley se ha reestablecido más firmemente que nunca, al menos hasta hoy en día.

         Aunque Joule reconoció el principio de la conservación de la energía, y lo mismo hizo Mayer antes que él, el primero en presentarla como una generalización categórica fue Helmholtz y es generalmente éste quien lleva la gloria de su descubrimiento.

         Durante los años de 1850, Joule siguió colaborando con su joven amigo Thomson. Juntos los dos demostraron que cuando se permite a un gas dilatarse libremente, su temperatura desciende ligeramente. Esta observación establecida en 1862 se llama efecto de Joule-Thomson y se toma como evidencia para el hecho de que las moléculas de los gases tienen una atracción de poca importancia para con las que las rodean. Es, al vencer esta atracción, al separarse por dilatación que las moléculas individuales pierden energía y por tanto temperatura. Esto resultó ser una consideración muy importante para la obtención de temperaturas extremadamente bajas, hacia finales del siglo XIX. Científicos como Dewar tomaron gran ventaja de ella.

         Joule también descubrió el fenómeno de magnetostricción por el cual una barra de hierro cambia algo de longitud cuando se magnetiza. Esto parecía una cuestión puramente académica en aquel tiempo, pero en tiempos modernos este resultado se utiliza en conexión con la formación de ondas ultrasónicas.

         Joule fue elegido para la Royal Society en 1850, recibió la medalla Copley en 1866 y fue presidente de la Asociación Británica para el fomento de la ciencia entre 1872 y 1887.

         Al final, que permaneciese como cervecero toda su vida y que no llegara a ser profesor nunca, parece ser que no importó a la democracia intelectual del mundo de la ciencia.

CHARLES GLOVER BARKLA

Nobel Física-1917

         Barkla estudió en University Collage de Liverpool, donde uno de sus profesores era Oliver Lodge. Siendo aún estudiante, Barkla sustituía a Lodge en sus clases cuando era necesario. Después de graduarse, Barkla estuvo en Cambridge estudiando con J. J. Thomson y en 1902 volvió a Liverpool.

         En Cambridge empezó sus investigaciones sobre los rayos X descubiertos algunos años antes por Roentgen. Barkla se dio cuenta de que los rayos X eran dispersados por los gases y que la magnitud de la dispersión era proporcional a la densidad del gas y, por tanto, a su peso molecular. A partir de esto dedujo que cuanto mayor fuera la masa del átomo, contenía mayor número de partículas cargadas, puesto que dichas partículas cargadas eran responsables de la dispersión. Este descubrimiento suponía la primera indicación de una conexión entre el número de electrones de un átomo y su posición en el sistema periódico, es decir, suponía un primer paso hacia el concepto de número atómico.

         En 1904 Barkla demostró, a partir de la manera como los rayos X se dispersaban, que eran un tipo de ondas particulares. Eran ondas transversales como las de la luz y no longitudinales como las del sonido, como el propio Roentgen había supuesto.

         En 1906 Barkla comenzó su trabajo más importante. Demostró que cuando los rayos X eran dispersados por un cierto elemento, producían un rayo de penetración característico. (En aquella época no existía la forma de medir la longitud de onda de los rayos X, de modo que Barkla tuvo que llegar a sus deducciones a partir de la medida de la cantidad de absorción de un cierto rayo efectuada por una placa de aluminio de espesor conocido.) Si se estudiaban los distintos elementos de acuerdo con su orden en el sistema periódico, los <rayos X característicos> que producían eran cada vez más penetrantes. Mosley pronto hizo uso de esos rayos X característicos para consumar la noción de número atómico.

         Barkla, prosiguiendo con sus trabajos, reconoció dos tipos de rayos X, un conjunto más penetrante que llamó radiación K y otro menos penetrante que llamó radiación L. Este descubrimiento era el primer paso hacia la comprensión de la distribución de los electrones dentro del átomo, cuestión que pronto dilucidarían Siegbahn y Bohr.

         Por su trabajo sobre los rayos X, Barkla recibió el premio Nobel de física en 1917.

JACOBUS HENRICUS VAN´T HOFF

Nobel Química-1901

        El padre de Van´t Hoff era médico, él se dedicó por la química contra los deseos de su padre. Hizo lo que deseaba y después de asistir a la Universidad de Holanda (donde Beijerinck fue amigo suyo) se marchó a Bonn, Alemania, en 1872, en donde fue alumno de Kekulé, que le prestó muy poca atención. Pasó algún tiempo en París antes de regresar a Holanda.

         No esperó a completar su educación para empezar su carrera. En 1874, a la edad de veintidós años y faltándole solo unos cuantos meses para acabar su doctorado, publicó un alarmante escrito sobre la estructura de los compuestos orgánicos. A los químicos se les había presentado el enigma durante más de medio siglo de que algunos compuestos orgánicos eran óptimamente activos y otros no. Desde Biot se había dicho que esto era debido a cierta clase de asimetría, pero la naturaleza y localización de esa asimetría permanecía en un misterio. Pasteur la había localizado en cristales, pero eso no servía para la actividad óptica de sustancias en solución.

         Van´t Hoff sugirió que la asimetría residía en las mismas moléculas. Este describió las cuatro valencias del carbono (cada una representada por una pequeña raya o unión) no en dos dimensiones dirigidas hacia los cuatro ángulos de un cuadrado, como había hecho Couper, sino en tres dimensiones, hacia los cuatro ángulos de un tetraedro. Cuando se pensó en este arreglo tridimensional se aclararon las cosas. Si se unían diferentes grupos a las cuatro uniones del carbono, resultaba una posición asimétrica y dos compuestos, imagen invertida uno respecto del otro. Eran precisamente estos compuestos asimétricos los que mostraban la actividad óptica (que hacían girar el plano de luz polarizada), los otros no lo hacían. Teoría similar la planteó otro joven, Le Bel, y los dos compartieron el honor y el crédito de su descubrimiento.

         Esta teoría de la distribución espacial de las valencias del carbono fue muy combatida por algunos de los químicos más conservadores, como Kolbe, que creía que estas valencias eran ficciones útiles y que al dar dirección real a las del carbono era ir demasiado lejos. Pero la teoría de Van´t Hoff explicaba tantas cosas que se aceptó al fin por completo, y durante medio siglo sirvió como guía adecuada para la teoría estructural de la química orgánica. Por supuesto, una idea más sutil de la valencia química se originó con el trabajo de hombres como Pauling en los años de 1930, pero la teoría de Van´t Hoff es todavía hoy el modo más sencillo de explicar a los estudiantes la actividad óptica.

         El renombre de Van´t Hoff no sufrió demasiado por el influjo de Kolbe, ya que unos meses más tarde le ofrecieron un puesto de profesor de Química, Mineralogía y Geología en la Universidad de Ámsterdam, en donde empezó con sus obligaciones en 1878. En seguida desvió su atención, desde la química orgánica, hacia el nuevo campo de física-química fundado por Ostwald.

         Trabajó en termodinámica y en 1884 publicó el resultado de sus investigaciones. Estas consistían, entre otras cosas, en una exposición excelente de la acción de la masa y sobre termodinámica química. En esto no tuvo suerte porque gran parte de su trabajo había sido realizado hacía más de una década antes por Gibbs, Guldberg y Waage (aunque era desconocido por parte de la comunidad científica de Alemania y Francia).

         Siguió trabajando, sin embargo, en termodinámica y se interesó particularmente en los problemas de las soluciones diluidas. En 1886 señaló que, en cierto modo, las simples leyes que gobiernan los gases podían aplicarse a la sustancia disuelta, diluida en el disolvente líquido. Era como si las moléculas disueltas se moviesen en el líquido como las moléculas gaseosas se mueven en el espacio. Estudió esta teoría en la década siguiente, que condujo a la mejor comprensión de las soluciones, aunque aquí también le atacaron violentamente, esta vez fue Lothar Meyer, pero de nuevo los ataques no le dañaron.

         En 1893 recibió la medalla Davy de la Royal Society. En 1896 se trasladó de Ámsterdam a Berlín y pasó la última etapa de su vida estudiando la mezcla de sales que se encontraron en los depósitos de Stassfurt. En 1901, cuando se establecieron los premios Nobel, Van´t Hoff fue el primero que tuvo el honor de recibir el de química, por sus trabajos en soluciones.

WILLIAM LAWRENCE BRAGG

Nobel Física-1915

        William Lawrence Bragg es el hijo de William Henry Bragg y nació mientras su padre era profesor en la Universidad de Adelaida. Igual que su padre estudió matemáticas y física, primero en Adelaida y después en el Trinity College en Cambridge.

         Cuando era todavía estudiante estaba intrigado por el trabajo de Laue, que había producido la difracción de los rayos X haciéndolos pasar a través de un cristal. A pesar de que él estaba en Cambridge y su padre en Leeds trabajaron juntos en el mencionado problema.

         Desarrollaron los detalles matemáticos relacionados con la difracción, demostrando la manera de calcular las longitudes de onda de los rayos X y deduciendo algunos hechos relacionados con la estructura de los cristales por la forma de la difracción de los rayos X. Por ejemplo, era posible demostrar que los cristales de sustancias tales como el cloruro sódico no contenían moléculas reales de cloruro sódico, sino solo iones de sodio e iones de cloro colocados con regularidad geométrica. En el caso del cloruro sódico, cada ion de sodio equidistaba de seis iones de cloro, mientras que cada ion de cloro equidistaba de seis iones de sodio. No existía conexión especial entre un ion de sodio en particular y un ion de cloro.

         Este descubrimiento tuvo un profundo efecto en la química teórica y llevó, por ejemplo, al nuevo concepto de disociación iónica de Debye.

         Los resultados de los experimentos se publicaron en 1915 bajo los nombres de padre e hijo, que compartieron el premio Nobel de física de aquel año. El hijo realizó la hazaña poco corriente de recibir el premio Nobel a la edad de veinticinco años.

         En 1919 William Lawrence Bragg aceptó una cátedra de física en la Universidad de Manchester y en 1938 fue nombrado profesor de física en Cambridge. Fue condecorado en 1941.

WILLIAM HENRY BRAGG

Nobel Física-1915

         Bragg se educó en el Colegio King William de la isla de Man, donde se interesó en matemáticas. En 1881 fue a la Universidad de Cambridge, terminó en el puesto tercero de la clase de matemáticas y se decidió a estudiar física como alumno de J. J. Thomson. En 1886 le ofrecieron el puesto de profesor en la Universidad de Adelaida, en Australia, lo aceptó y permaneció en él hasta 1908.

         En 1903 se le presento el momento decisivo de su vida, cuando dio una conferencia en la Asociación Australiana para el Progreso de la Ciencia. Escogió el tema de los recientes descubrimientos de Becquerel de la radioactividad y de la estructura atómica, según los esposos Curie y otros. Se interesó tanto en esto que decidió dedicarse a la investigación radioactiva.

         Bragg empezó por señalar, según consideraciones teóricas, que las partículas alfa producidas por los átomos radioactivos debían de tener una energía y, por lo tanto, una esfera de actividad determinada, es decir, debían recorrer una distancia dada a través del espacio o de otra sustancia hasta que fuesen absorbidas. Midió el alcance de dichas partículas alfa y se encontró que no era solo uno, sino que había varios, perfectamente diferentes. Esto explicaba las teorías de Rutherford en que sostenía que los elementos radioactivos se escindían en etapas y que los átomos intermedios podían producir sus propias partículas alfa. Los distintos alcances observados por Bragg representaban claramente partículas alfa producidas por los átomos intermedios en las series radioactivas. Este descubrimiento fue lo bastante importante para hacer de Bragg una figura prominente en el campo de la radioactividad.

         A su regreso a Inglaterra en 1909 aceptó el puesto de profesor en la Universidad de Leeds, en 1915 se trasladó a Londres. Cuando estaba en Leeds se enteró del trabajo de Laue sobre la difracción de rayos X a través de cristales y se interesó inmediatamente en ese fenómeno. El hijo de Bragg, William Lawrence, estudiaba en Cambridge por aquella época, colaboró con su padre en ese estudio y fue él el que llevó la iniciativa y dirección. Juntos consiguieron métodos para determinar las longitudes de onda de los rayos X por difracción cristalina y compartieron el premio Nobel de física en 1915 (un año antes se lo habían concedido a Laue.) Los Bragg  son los únicos que forman la combinación padre-hijo que haya sido premiada de esa manera.

         Bragg fue otro de los científicos de primer rango que escribió  acerca de la ciencia de una manera amena para el público en general, como en Concerning the Nature of Things (Concerniente a la naturaleza de las cosas), publicado en 1925.

         Durante la Primera Guerra Mundial dirigió un grupo de investigación que inventó el hidrófono para localizar a los submarinos. Le hicieron Caballero en 1920, más adelante sustituyó a James Dewar como director de la Institución Real de Gran Bretaña y en 1935 le eligieron presidente de la Royal Society. Durante la Segunda Guerra Mundial fue el presidente del Comité Científico de la Alimentación en Inglaterra. No vivió lo suficiente para ver la victoria de los aliados.

HEIKE KAMERLINGH-ONNES

Nobel Física-1913

         Los primeros estudios los realizó en su ciudad natal, entró en la Universidad de Groninga en 1870. Al año siguiente fue a Heidelberg, en donde fue alumno de Bunsen y de Kirchhoff. Volvió a Groninga para doctorarse (premiado por los estudios sobre nuevas pruebas de rotación de la Tierra), le nombraron profesor de física experimental en Leiden en 1882. Fundó el Laboratorio Criogénico, en donde se sondearon temperaturas extremas y que hicieron de Leiden el centro más famoso mundial de la investigación del frío.

         Kamerlingh-Onnes escogió el trabajo basado en bajas temperaturas  por el interés que tenía en las investigaciones de su compatriota Van der Waals. Le pareció que para estudiar el comportamiento de los gases era necesario medir exactamente su volumen, presión y temperatura, y que esas determinaciones tenían que hacerse a temperaturas muy bajas, que se obtenían con gases licuados, por lo que su interés se fijó en el problema de licuarlos, principalmente el helio, que desafiaba todos los esfuerzos de licuefacción en la primera década del siglo veinte.

         Kamerlingh-Onnes construyó un aparato muy complicado que enfriaba el helio por evaporación del hidrógeno líquido, por medio del efecto Joule-Thomson según el arreglo de Dejar. El resultado fue que en 1908 se obtuvo por primera vez helio líquido. Se recogió en un frasco que estaba contenido en otro mayor que contenía hidrógeno líquido, que a su vez estaba en el interior de otro con aire líquido. El helio líquido tenía una temperatura de solo cuatro grados sobre el cero absoluto. En 1910 encontró un medio para bajar aún más esa temperatura. Al dejar evaporar una parte del helio líquido, el restante (todavía líquido) se pudo enfriar  hasta 0,8 grados sobre el cero absoluto. En toda su vida no consiguió producir helio sólido, unos cuantos meses después de su muerte uno de sus colaboradores lo consiguió al combinar las bajas temperaturas con las altas presiones.

         En la hazaña de licuar el helio hubo algo más que conseguir un nuevo record en temperaturas extremadamente bajas o en conseguir la licuefacción del último gas. Estudió las propiedades de las sustancias a la temperatura del helio líquido y en 1911 hizo el descubrimiento de que ciertos metales como el plomo y el mercurio a tal temperatura sufren una pérdida total de resistencia eléctrica. Así fue descubierto el fenómeno de la superconductividad. Descubrió también que se puede destruir la superconductividad a esas temperaturas, exponiendo el metal a un campo magnético de cierta intensidad.

         Se encontraron propiedades singulares en las proximidades del cero absoluto. Se descubrió una forma de helio líquido (helioII) que tenía propiedades completamente distintas a todas las sustancias. Se abrió un nuevo mundo del frío extremo. Hubo una gran aplicación de todas las consecuencias en sectores como la supercomputación.

         Kamerlingh-Onnes recibió en 1912 la medalla Rumford de la Royal Society, y en 1913 recibió el premio Nobel de física por sus trabajos sobre la licuefacción del helio.