Robert C. Richardson, een natuurkundige die het grootste deel van zijn carrière aan de Cornell University doorbracht, stierf op 19 februari 2013 in Ithaca, New York. Richardson, geboren op 26 juni 1937 in Washington, D.C., wordt het best herinnerd vanwege het delen van de Nobelprijs voor de natuurkunde van 1996. Hij won de prijs samen met collega’s Douglas Osheroff en David Lee. Hun erkenning kwam voor het blootleggen van superfluïditeit in helium-3 (3He).
Richardson behaalde zijn Ph.D. in de natuurkunde aan de Duke University in Durham, North Carolina, in 1966. Het jaar daarop, in 1967, trad hij toe tot de faculteit van de Cornell University. In 1990 was hij directeur van het laboratorium voor atomaire en vaste-stoffysica. Hij bekleedde deze functie tot 1996.
De doorbraak vond plaats in 1972. Richardson en Lee waren senior onderzoekers in het lagetemperatuurlaboratorium van Cornell. Ze bestudeerden de eigenschappen van de helium-3-isotoop. Om dit te doen, koelden ze een monster af tot op een paar duizendsten van een graad van het absolute nulpunt, dat wil zeggen −273° C. Terwijl hij de interne druk van het monster in de gaten hield, merkte afgestudeerde student Douglas Osheroff iets vreemds op.
De druk vertoonde kleine, onverwachte sprongen.
“Wanneer een vloeistof supervloeibaar wordt, verliezen de atomen hun willekeur en kunnen ze op een gecoördineerde manier stromen.”
Het team kwam er uiteindelijk achter wat de sprongen betekenden. Het helium-3 had een faseovergang ondergaan naar een toestand van superfluïditeit. In deze toestand gedraagt de vloeistof zich als een kwantummechanisch wonder. De atomen stoppen met willekeurig bewegen. Ze beginnen op een gecoördineerde manier te stromen.
Normale vloeistoffen hebben interne wrijving. Superfluïde helium-3 niet. Het stroomt zonder weerstand. Dit is niet alleen een nieuwsgierigheid. Het is een venster op de kwantumwereld.
Waarom is dit van belang buiten een laboratorium? Omdat superfluïde helium-3 wetenschappers in staat stelt kwantummechanische effecten rechtstreeks te bestuderen. Voorheen konden deze effecten alleen indirect worden waargenomen in onzichtbare deeltjes zoals moleculen, atomen en subatomaire deeltjes. Hier verschijnen ze in een macroscopisch systeem. Je kunt het zien. Je kunt het meten. Het maakt het onzichtbare zichtbaar.
Het werk van Richardson veranderde de manier waarop we materie begrijpen bij extreme kou. Het blijft een hoeksteen van de lage-temperatuurfysica.
