A hélium folyósitásának kérdése

1906 | Február

Amióta Dewar 1898 máj. havában a hydrogént folyósitotta és jelezte, hogy a folyékony hydrogénbe mártott héliumban is ködképződést észlelt, meglehetősen átment a természettudományok iránt érdeklődők köztudatába, hogy ez a kifejezés: „állandó gáz”, már teljesen idejét multa, a menyiben egy gáz sem tud többé ellenállni a kellő nyomásokkal combinált alacsony hőmérsékleteknek, a melyeket a mai tudomány előállítani képes.

A hélium megsűrűsödésére vonatkozó észlelet azonban, mint azt nemsokára Dewar észrevette, téves volt. Az általa használt gáz ugyanis, a melyet az angolországi Bath-forrásokból vett, mintegy 7% neont tartalmazott s így a ködképződés pusztán ennek a tisztátalanságnak tulajdonítható.

E helyreigazítást 1901-ben tette közzé, a mikor a hélium folyósítására vonatkozólag újabb kisérletsorozatról adott számot, a melynél a legelső kitágulásoknál szintén mutatkozott szilárd szemcsékből álló csapadék, de ennek leülepedése után a további kitágulások már nyomát sem mutatták semmiféle cseppképződésnek vagy lecsapódásnak. Ezt a negativ eredményt megerősítették 1902-ben Travers és Jaquerod is.

A Dewar két közleménye között eltelt 3 év azonban elegendő volt arra, hogy a hydrogénével együtt a hélium folyósításának hire is a világ minden zugába elhatoljon, minden folyóiratban, újabb tankönyvben és kézikönyvben helyet foglaljon és az utóbbiakban talán hoszszabb időre is meggyökeresedjék, mint az már annyi téves folyósitási eredménynél tapasztalható volt.

Érdekes és jellemző az ily tudományos sensatiók hatására, hogy vele szemben nem is méltatták kellő figyelemre azon legelső kisérletek negativ eredményeit, a melyeket Olszewski még 1895-ben végzett folyékony levegő, segítségével a hélium folyósítására s amelyek szerint a hélium forráspontja korántsem lehet oly közel a hydrogénéhez, a mint azt Dewar állította 1898-beli kisérletei alapján.

Ezért Olszewski kezdettől fogva hajlandó volt kételkedni Dewar emlitett kisérletének exactságában, de e kételyével a nyilvánosság elé nem léphetett, mert laboratoriuma akkoriban még nem volt arra berendezve, hogy Dewar kisérleteit ellenőrizhette volna.

Legújaban azonban ő is további és az összes eddigieknél messzebbmenő kisérleteket végzett a hélium folyósítására, a melyeknek eredményeit a nyáron terjesztette elő a krakkói Tudományos Akadémiában s nemrég tette közzé az „Annalen der Physik”-en (1905, 10. füzet).

Természetesen ezúttal ő is folyékony és szilárd hydrogént használt hűtőanyagul, de különben ugyanazt a kisérleti berendezést alkalmazta, mint 10 évvel ezelőtt, mely épp úgy, mint Deware, Cailletet elvén alapszik.

A feltételek azonban, annyiban is előnyösebbek voltak, mint akkor, hogy ezúttal nagyobb mennyiségű, mintegy 300 cmł gáz állt a rendelkezésére és ennek megfelelően nagyobb nyomást is alkalmazhatott. a héliumot, a melyet thoriantiból, egy újonnan felfedezett ceyloni ásványból állított elő, kétszeres kifagyasztással tisztitotta meg és tisztaságát egyrészt pontos sűrűségmeghatározással, másrészt a spectruma megvizsgálásával ellenőrizte.

Olszewski a héliumot a Cailletet-féle csőben a kisérlet kezdetén 180 atm. nyomásnak vetette alá és vagy közönséges légköri nyomás mellett forrásban lévő, vagy pedig 50mm-es nyomásnál éppen megszilárdulásának induló hydrogénbe hütötte be, mely előbbinek a hőfoka a legújabb pontos mérések szerint, - 252.5˚-ra, az utóbbié pedig - 259˚-ra tehető.

Miután elegendő ideig várt, hogy a cső és a tartalma felvegye a környező hydrogén hőmérsékletét, ismételten majd lassan, majd pedig hirtelen 1 atm. nyomásra engedte a héliumot kitágulni, de egyik kisérletnél sem volt alkalma semmiféle folyadéknak vagy ködnek még nyomát sem észlelni, valamint szilárd anyag kiválását sem. E meddő kisérletekkel a hélium jóval makacsabbnak bizonyult az összes ismeretes gázoknál, a minek magyarázata csekély sűrűsége mellett valószinűleg egyatomos voltában rejlik.

De ha maga a folyósitás nem is sikerült, e kisérletek, bizonyos értelemben mégis gyarapitják ismereteinket, a mennyiben az eddigieken túlmenő negativ adatokat szolgáltatnak a hélium folyósitására vonatkozólag. Lemérni ugyan nem lehetett azt a legmélyebb hőmérsékletet, a melyre a héliumot e kisérleteknél lehűteni sikerült, mert ere a csekély 3 deciliternyi mennyiség nem elegendő, de a gázok elmélete alapján ki lehet számítani.

E számitásból -271.3˚ adódott ki, mint oly érték, mely valószinűleg elégé megközeliti azt a hőfokot, a melyre az eredetileg 259˚-os hélium lehül, midőn 180 atm. nyomásról hirtelen 1 atm.-ra felszabadul. Mivel ilyenkor a folyósodásnak még nyoma sem mutatkozik, ennek alapján azt lehet következtetni, hogy a hélium forráspontja valószinűleg -271˚ alatt van, mint 2˚-nyira.

Jelentését Olszewski a következő érdekes kis fejtegetéssel zárja: „Tekintettel erre az eredményre, ma semmikép sem lehetünk bizonyosak, vajjon egyáltalában sikerülni fog-e valaha a héliumost statikus állapotban folyósitani, mert e folyósitás valószinűsége abban a mértékben csökken, a mily mértékben a forráspontja az abszolut nullaponthoz közeledik.

Ha a jövőben sem sikerülne a héliumot folyékony állapotba hozni, akkor valószinűleg lehetséges lesz más úton bebizonyitani, hogy a hélium állandó gáz, vagy pedig, hogy nem az. Annak a bebizonyítása, hogy a hélium állandó gáz, tudományos szempontból épp oly fontos volna, mint az esetleges folyósitása.”