Een paar boterhammen bij de manometers,

In Museum Boerhaave is te zien hoe honderd jaar geleden de Leidse onderzoeker Heike Kamerlingh Onnes het absolute nulpunt bereikte. Als eerste.

Op 28 februari 1908 viel Heike Kamerlingh Onnes (1853-1926), de anders zo degelijke manager-wetenschapper, ten prooi aan ontdekkerskoorts. Na een lange dag achter de koelinstallatie, waarmee gassen steeds dichter bij het absolute nulpunt van -273,15 graden gebracht werden, vormde zich in de binnenste, met helium gevulde glazen buis, een vlokkige massa. Blijkbaar sloeg helium bij afkoeling de vloeistoffase over en werd het meteen een vaste stof, concludeerden Kamerlingh Onnes en zijn collega’s. Nadat zuurstof, stikstof en waterstof eerder vloeibaar gemaakt waren, was helium het laatste gas dat zich nog niet gewonnen had gegeven. De wetenschappelijke wereld en de pers doken bovenop het nieuws, en Kamerlingh Onnes ontving een felicitatietelegram van zijn grootste rivaal in de heliumrace, de Schot James Dewar in Londen. Het telegram is nu nog te lezen, maar de primeur bleek een pijnlijke blunder. De vaste stof was een verontreiniging, geen helium. Leidse studenten spraken gniffelend van ‘halvium’.

In de aan Kamerlingh Onnes gewijde tentoonstelling in Museum Boerhaave in Leiden is één tentoonstellingszaal gewijd aan de race naar het het koudste van het koudste. Naast portretten en verhalen van onderzoekers, manometers, thermometers, en pompen, is er ook het opvangglas te zien waarin een half jaar later, op 10 juli 1908, wél het eerste, echt vloeibaar helium werd opgevangen, na een vroege start en een lange dag van ploeteren met de manshoge koelmachine. Onder het werk kwam Kamerlingh Onnes’ vrouw Betsy hem boterhammen voeren.

Aan het eind van de middag was er duidelijk een vloeistofspiegel te zien in de kolf. ‘Het stond messcherp tegen de glazen wand’, schrijft Kamerlingh Onnes. Voor het eerst was het helium vloeibaar, 60 milliliter, een theekopje vol.

Dewars nederlaag was compleet. Zijn solistische aanpak van gewaagde experimenten met zelfgemaakt instrumentarium had gefaald. Zijn assistent Lennox, die een oog verloor door ontploffend glaswerk, zwoer nooit meer een voet in Dewars lab te zetten.

Kamerlingh Onnes triomfeerde. Zijn grootschalige aanpak, grondige voorbereiding, en een uitgebreid arsenaal van instrumenten en mankracht, werd een voorloper van ‘Big Science’, de huidige term voor internationale wetenschappelijke miljoenen- of miljardenprojecten, zoals deeltjesversnellers of ruimtesondes. In 1913 ontving Kamerlingh Onnes de Nobelprijs voor zijn werk.

De tentoonstellingsmakers hebben alles uit de kast gehaald om ook niet-ingewijden warm te maken voor de ultrakou. Naast de oude apparatuur zijn er beeldschermen met documentairebeelden, en bezoekers kunnen zelf experimenten doen met gassen onder druk, die afkoelen als de druk wegvalt, al schiet de uitleg bij deze experimenten soms wat te kort. Tijdens de opening van de tentoonstelling kliederden kinderen met heliumballonnen en droogijs (bevroren kooldioxide) van -79 graden, zeep en verf, wat mooie schuimfonteinen oplevert.

De andere tentoonstellingszaal toont de nieuwe natuurkunde die door de Leidse koudefabriek werd ingeluid. Kamerlingh Onnes’ doel was niet alleen het breken van kouderecords, maar vooral ook om bij lage temperaturen theoretisch onderzoek te doen naar thermodynamica en gassen. Een bonus was dat de gecreëerde ultrakou ook onverwachte, bizarre ontdekkingen opleverde zoals supergeleiding (elektrische geleiding zonder weerstand, ontdekt door Kamerlingh Onnes en zijn technici in 1911), superfluïditeit (het stromen van vloeibaar helium zonder viscositeit), en ander eigenaardig gedrag van vooral helium. In 1995 ontstond bij minder dan een miljoenste graad boven het absolute nulpunt een heel nieuwe fasetoestand; het Bose-Einstein-Condensaat, waarin alle atomen van een stof opgaan in één collectief bewegend ‘superatoom.’

Toen was Leiden al lang niet meer het koudste plekje op aarde, een status die het laboratorium tot na de oorlog behield.

De tentoonstelling schetst die geschiedenis inclusief pijnpunten als de meegaande houding van het laboratorium tegenover de Duitse bezetter. Maar de nadruk ligt toch vooral op de ploeterende experimentatoren, van Heike Kamerlingh Onnes tot de huidige ultrakou-onderzoekers. Maar ook meestertechnici als Gerrit Jan Flim krijgen aandacht, en de ‘blauwe jongens’, de leerlingen van de Leidse Instrumentmakersschool die Kamerlingh Onnes oprichtte.

En natuurlijk de rivalen, die allemaal het helium níet vloeibaar maakten: naast Dewar de Fransen Louis-Paul Cailletet, Raoul Pictet en de Polen Karol Olszweski en Zygmunt von Wróblewski, die in het harnas stierf bij een laboratoriumbrand.

Jacht op het Absolute Nulpunt, Museum Boerhaave, 11 juli 2008 tot en met 10 mei 2009. Bij de tentoonstelling schreef Boerhaave-directeur en ex-NRC-wetenschapsjournalist Dirk van Delft het boekje ‘Jacht op het Absolute Nulpunt’, Bert Bakker, € 19,95.