Karol Olszewski - le premier au monde à liquéfier l'air

Élaboration: dr Alicja Rafalska-Łasocha

Origines et formation

Karol Stanisław Olszewski est né le 29 janvier 1846 à Broniszów, près de Ropczyce, à l’époque tumultueuse du début de la révolte paysanne en Galicie, au cours delaquelle son père, Jan Olszewski, a perdu la vie (20 février 1846). Karol et sa sœur Helena ont donc été élevés par leur mère, Anna née Zwolińska Olszewska.

Le jeune Olszewski a fréquenté l’école secondaire de Nowy Sącz. Lorsque l’insurrection de Janvier éclate, il se rend à Cracovie pour rejoindre les troupes insurgées. Pendant sa formation militaire, il a été détenu et emprisonné à la prison de St Michel (aujourd’hui le Musée archéologique rue Senacka 3). Après sa sortie de prison, il est retourné à l’école, mais il étudiait déjà dans un lycée de Tarnów.

Karol Olszewski a commencé à étudier la chimie à la faculté de philosophie de l’université Jagellon le 16 octobre 1866. Il doit sa carrière universitaire au professeur Emilian Czyrniański, qui a rapidement reconnu le grand potentiel intellectuel de ce jeune homme doué mais peu aisé, et lui a offert en 1869 une aide financière et un poste de démonstrateur à l’usine de chimie rue Anny 123 (à présent rue św. Anny 6). C’est là qu’Olszewski a entrepris ses premiers travaux sur la liquéfaction du gaz et a appris les secrets de l’obtention de basses températures.

Après avoir obtenu son diplôme de l’université Jagellon, Olszewski s’est rendu à Heidelberg et a étudié auprès d’éminents chercheurs : Bunsen et Kirchoff. Il y a obtenu le titre de docteur en philosophie en 1872 sur la base d’une thèse publiée précédemment à Cracovie et intitulée L’analyse chimique des eaux de puits et de rivière de Cracovie (Rozbiór chemiczny wód studziennych i rzecznych krakowskich). A son retour de Heidelberg, il procède à la validation de son doctorat puis obtient son habilitation en 1873. En 1876 Karol Olszewski a reçu sa nomination sur le poste de professeur associé, sans salaire de professeur et sans chaire, mais avec l’obligation de donner des cours de chimie analytique. C’est alors qu’il a commencé à travailler au Collegium Chemicum de l’université Jagellon, rue Jagiellońska 22 (à présent rue Olszewskiego 2). Les sujets de recherche du professeur Olszewski étaient vastes. Il a poursuivi les analyses chimiques de l’eau, mais s’est également intéressé aux études toxicologiques (il était auteur d’expertises judiciaires), et s’est intéressé aux questions d’électrochimie. Il a collaboré avec des physiciens et, grâce à ses compétences techniques, c’est lui qui a initié des solutions nouvelles et ingénieuses en cas de difficultés liées aux appareils.

Recherche scientifique

Au milieu du 19^e siècle, on pensait, dans le domaine de la recherche physico-chimique à basse température, qu’il existait des gaz qui ne pouvaient pas être liquéfiés. Il est vrai qu’Antoine Lavoisier a annoncé en 1789 que tout gaz pouvait être liquéfié, et Michael Faraday a rendu liquides de nombreux gaz connus à l’époque, mais il n’a malheureusement pas été possible (travaux d’Andrews, Natterer et Berthelot) de rendre liquides l’azote, l’oxygène, l’hydrogène, le méthane, le monoxyde de carbone et le monoxyde d’azote. On a donc considéré que ces gaz sont parfaits (les gaz parfaits) et ne peuvent pas être amenés à l’état liquide en les refroidissant tout en augmentant la pression. Bien que Louis Cailletet à Paris et Raoul Pictet à Genève aient obtenu un brouillard d’oxygène liquéfié (1877), ils n’ont pas réussi à obtenir de l’oxygène liquide.

En 1882, le professeur Zygmunt Florenty Wróblewski (1845-1888) arrive de Paris à Cracovie et occupe la chaire de physique à l’université Jagellonne. Il avait l’expérience de travaux de recherche dans un certain nombre de laboratoires européens superbement organisés et bien équipés. Le modeste cabinet de physique était alors situé au 123 de la rue św. Anny. Bien que le gouvernement autrichien ait lésiné sur les fonds destinés à l’université provinciale de Cracovie, Wróblewski était convaincu qu’il serait en mesure d’améliorer de manière significative les capacités de recherche du département de physique de l’université Jagellon, et il a persévéré dans ses efforts. Il avait ramené de Paris une pompe de Cailletet qu’il y avait achetée et envisageait d’entreprendre des recherches sur la liquéfaction du gaz. Après avoir rencontré Olszewski et pris connaissance de son expérience dans le domaine, en février 1883 un plan est né, pour travailler ensemble sur les problèmes de liquéfaction des gaz, y compris les gaz parfaits. L’objectif des chercheurs était d’obtenir de l’azote, de l’oxygène et du monoxyde de carbone liquides.

Après avoir apporté de légères modifications à l’appareil utilisé et analysé les expériences précédentes de liquéfaction de gaz que d’autres scientifiques avaient menées dans des laboratoires étrangers, Olszewski et Wróblewski ont utilisé de l’éthylène bouillant sous vide comme agent de refroidissement. Cela a permis d’obtenir des succès et des résultats qui n’ont pas été obtenus pendant des années dans des laboratoires étrangers bien équipés. Pour leurs expériences, ils ont utilisé un instrument de Cailletet et un appareillage modifié grâce à leurs connaissances et leur ingéniosité, qui comprenait un système de refroidissement de l’éthylène, un évaporateur et une presse hydraulique. Le 4 avril 1883, les scientifiques de Cracovie ont liquéfié de l’oxygène (-183°C), le 13 avril de l’azote (-195,8°C) et le 19 avril du monoxyde de carbone (-191,5°C). L’ensemble des instruments qui permettent d’atteindre des températures aussi basses a été créé grâce aux idées brillantes et aux compétences techniques du professeur Olszewski.

Un communiqué sur la révolution dans le domaine de la liquéfaction du gaz a été annoncé lors d’une réunion du département des sciences mathématiques et naturelles de l’Académie des arts et des sciences à Cracovie, le 20 avril 1883. Le professeur Wróblewski a également envoyé des informations à l’Académie des sciences française. Bien des années plus tard, l’élève et successeur du professeur Olszewski, Tadeusz Estreicher, a écrit ce qui suit au sujet du succès des universitaires de Cracovie :

L’aspiration de la science depuis un siècle a enfin été réalisée. Il n’est pas étonnant qu’à cette vue, les deux hommes sérieux aient abandonné leurs manomètres, robinets, vannes et pompes et, vêtus de blouses grises, se soient embrassés et aient dansé une valse autour du laboratoire. […] La science ouvrait maintenant un champ impénétrable, car la liquéfaction de l’oxygène non seulement le forçait à prendre une forme différente, mais encore étendait de cent degrés la gamme des températures étudiées, ou plutôt préludait à étendre incomparablement cette gamme à l’aide d’autres gaz, dont la liquéfaction ne pouvait attendre longtemps.

Une renommée et une reconnaissance internationales

La liquéfaction des gaz parfaits a trouvé un écho auprès des chercheurs du monde entier. Beaucoup d’entre eux ont envoyé des télégrammes et des lettres de félicitations à Cracovie. Cependant, il y a eu aussi des réactions contraires. L’érudit français Jules Jamin estimait que ce mérite revenait à Paul Cailletet et Raoul Pictet, ce dont il a apporté la preuve dans un long article publié dans la Revue des Deux Mondes en 1884. Bien que l’article ait été accueilli avec désapprobation par de nombreux chercheurs, on trouve dans la littérature, encore aujourd’hui, que la liquéfaction des gaz parfaits est due à Pictet et Cailletet.

La collaboration entre Wróblewski et Olszewski n’a pas duré longtemps (environ trois mois). Leurs caractères étaient très différents et ils ont poursuivi des activités scientifiques distinctes après leur succès commun. En 1883, le professeur Olszewski a créé un laboratoire de cryogénie au sein du département de chimie et, dès janvier 1884, il a liquéfié de manière indépendante l’hydrogène à l’état dynamique, déterminé son point d’inversion et ses paramètres critiques. En 1895, à la demande du découvreur de l’argon et de l’hélium William Ramsay, il a liquéfié et solidifié l’argon. Un an plus tard, il a également essayé de liquéfier de l’hélium. Bien qu’il n’ait pas réussi, en 1896 il a construit l’un des premiers thermomètres à hélium au monde.

En 1888, après le décès du professeur Czarniański, Karol Olszewski a repris les fonctions de direction du département, mais ce n’est qu’en 1891 qu’il a été nommé professeur titulaire et qu’il a pris définitivement la direction du premier département de chimie de l’université Jagellon. Il s’intéressait aux nouvelles découvertes, et pas seulement dans le domaine de la recherche sur les basses températures. Lorsque la nouvelle de la découverte de rayons par Wilhelm Röntgen est parvenue à Cracovie à la fin de l’année 1895, Olszewski a construit, avec ses assistants Tadeusz Estreicher et Edward Drozdowski, un instrument simple pour produire ces rayons et, dès janvier 1896, il a pris les premières radiographies sur le sol polonais (une photographie d’un presse-papier en laiton en forme de lézard). Il a également appliqué, avec le professeur de médecine Alfred Obaliński, les rayons X à des fins médicales. Ces travaux sont considérés comme les débuts de la radiologie polonaise.

Toutefois, ce sont les travaux de Karol Olszewski dans le domaine de la cryogénie qui lui ont valu la plus grande reconnaissance. Il est l’auteur ou le co-auteur de plus de 110 publications dans ce domaine. Olszewski était une autorité incontestée dans le domaine de la recherche à basse température, et ses notes indiquent qu’il était également sur la piste de la découverte de la supraconductivité. À l’époque, Cracovie était connue comme le pôle du froid européen (la température la plus basse du monde, moins 225°C, a été atteinte dans le laboratoire d’Olszewski).

Pour des raisons de santé, le professeur Olszewski évitait de voyager à l’étranger, mais son laboratoire de Cracovie recevait la visite de scientifiques du monde entier. De nombreux chercheurs se sont adressés à lui par lettre pour obtenir des conseils et de l’aide. En témoigne l’importante correspondance conservée dans le legs du professeur, où l’on trouve des lettres de Fritz Haber, Jacobus Henricus van’t Hoff, Heike Kamerlingh Onnes, Ferdinand Frédéric Henri Moissan, William Ramsay, John William Strutt, Wilhelm Conrad Röntgen, Wilhelm Wien ou Marie Skłodowska-Curie.

Le professeur Olszewski était également connu pour ses réalisations dans la construction d’appareils de liquéfaction du gaz. Les condensateurs modernes fabriqués par les mécaniciens de l’université Jagellon ont été utilisés dans les laboratoires de Bonn, Philadelphie, Munich, Rome, Vienne, Lausanne, Saint-Pétersbourg et Tokyo. Les instruments originaux utilisés par le professeur Olszewski sont aujourd’hui exposés au musée de l’université Jagellon.

Bien qu’il se sente mieux dans son rôle de chercheur, il s’est impliqué dans la vie scientifique de Cracovie. Il est membre correspondant de l’Académie des arts et des sciences à partir de 1888, membre actif à partir de 1896, et président de la troisième faculté de mathématiques et de sciences naturelles à partir de 1906. De nombreuses sociétés scientifiques étrangères lui ont accordé la dignité de membre honoraire. Il a été décoré de l’ordre de la Couronne de fer de troisième classe, du titre de conseiller de la Cour, du prix des Ducs Lubomirski de l’Académie des arts et des sciences et de la médaille d’or J. Śniadecki. En 1907 il a également été nommé membre honoraire de la société des naturalistes Copernic. En 1908, les étudiants ont décerné à leur premier mentor le titre de membre honoraire du Cercle, car il avait initié en 1904 le Cercle des étudiants chimistes de l’université Jagellon, le deuxième cercle de chimistes scientifiques sur le sol polonais.

Le professeur Olszewski a été nominé pour le prix Nobel de physique ou de chimie. Bien qu’il ne soit pas devenu lauréat, Heike Kamerlingh Onnes, dans sa conférence Nobel, a souligné la grande valeur des recherches et des réalisations d’Olszewski et de Wroblewski dans le domaine de la cryogénie.

L’automne de la vie

Les questions scientifiques étaient primordiales dans la vie du professeur Olszewski. Il a vécu seul et a consacré les revenus de sa vie (140 000 couronnes en titres de valeur en 1908 et 45 000 couronnes en 1913) au développement de la recherche en cryogénie et en fait don à l’Académie des arts et des sciences de Cracovie. Il a fait don de la somme de 2 900 couronnes et d’instruments de liquéfaction du gaz en vue de l’aménagement d’un musée d’histoire naturelle ou cryogénique. Il était également impliqué dans la société de bienfaisance (Towarzystwo Dobroczynności) et ses loisirs comprenaient la photographie et la culture des chrysanthèmes.

Pendant de nombreuses années, le professeur Olszewski a eu des problèmes de santé. Dans les dernières heures de sa vie, avec la précision d’un scientifique, il a noté les symptômes qui indiquaient que sa vie touchait à sa fin. Sur une enveloppe dans laquelle il a mis une feuille de papier, il a écrit : Notes pré-mortem. Une nuit terrible. Il semble que je sois en train de mourir… Il est mort le 25 mars 1915. Ses funérailles ont eu lieu deux jours plus tard. Le cortège funèbre a été suivi par les autorités de la ville, l’Académie, l’Université, les étudiants et les citoyens de Cracovie. .Des messages de condoléances sont parvenus de Bologne, Bâle, Budapest, Genève, Heidelberg, Lausanne, Liverpool, Leeds, Montpellier, Manchester, Naples, Insbruck, Prague, Paris, Rome, Toronto, Vienne et Kyoto. Le professeur a été mentionné à de nombreuses reprises dans la presse et les revues spécialisées.

Il a été enterré dans le cimetière de Rakowicki. En 2018, en reconnaissance des services qu’il a rendus à la Pologne et à la science, ses cendres ont été transférées au Panthéon national dans le sous-sol de l’église Saints-Pierre-et-Paul de Cracovie.

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