Петро Капіца, Нобелівська премія з фізики – 1978, Біографія
Радянський фізик Петро Леонідович Капіца народився в Кронштадті військово-морської фортеці, розташованої на острові у Фінській затоці неподалік Санкт-Петербурга, де служив його батько Леонід Петрович Капіца, генерал-лейтенант інженерного корпусу. Мати К. Ольга Ієронімівна Капіца (Стебницька) була відомим педагогом та збиральницею фольклору. Після закінчення гімназії в Кронштадті К. вступив на факультет інженерів-електриків Петербурзького політехнічного інституту, який закінчив у 1918 р. Наступні три роки він викладав у тому ж інституті. Під керівництвом А.Ф. Йоффе, який першим в Україні приступив до досліджень в галузі атомної фізики, До. разом зі своїм однокурсником Миколою Семеновим розробив метод вимірювання магнітного моменту атома в неоднорідному магнітному полі, який у 1921 р. був удосконалений Отто Штерном.
Студентські роки та початок викладацької роботи К. припали на Жовтневу революцію та громадянську війну. Це був час лих, голоду та епідемій. Під час однієї з таких епідемій загинула молода дружина К. – Надія Чорносвітова, з якою вони одружилися 1916 р., та двоє їхніх маленьких дітей. Йоффе наполягав на тому, що К. необхідно вирушити за кордон, але революційний уряд не давав на це дозволу, доки в справу не втрутився Максим Горький, найвпливовіший на той час український письменник. У 1921 р. До. дозволили виїхати до Англії, де він став співробітником Ернеста Резерфорда, який працював у Кавендіській лабораторії Кембриджського університету. К. швидко завоював повагу Резерфорда і став його другом.
Перші дослідження, проведені К. в Кембриджі, були присвячені відхиленню альфа- і бета-часток в магнітному полі, що випускаються радіоактивними ядрами. Експерименти підштовхнули його створення потужних електромагнітів. Розряджанняелектричну батарею через невелику котушку з мідного дроту (при цьому відбувалося коротке замикання), К. вдалося отримати магнітні поля, що в 6. 7 разів перевершували всі колишні. Розряд не призводив до перегріву чи механічного руйнування приладу, т.к. тривалість його становила лише близько 0,01 секунди.
Створення унікального обладнання для вимірювання температурних ефектів, пов'язаних із впливом сильних магнітних полів на властивості речовини, наприклад на магнітний опір, призвело до вивчення проблем фізики низьких температур. Щоб досягти таких температур, необхідно було мати велику кількість зріджених газів. Розробляючи принципово нові холодильні машини та установки, К. використовував весь свій неабиякий талант фізика та інженера. Вершиною його творчості в цій галузі стало створення в 1934 р. надзвичайно продуктивної установки для зрідження гелію, що кипить (переходить з рідкого стану в газоподібний) або зріджується (переходить з газоподібного стану в рідкий) при температурі близько 4,3К. Зрідження цього газу вважалося найважчим. Вперше рідкий гелій був отриманий 1908 р. голландським фізиком Хайке Каммерлінг-Оннесом. Але установка До. була здатна виробляти 2 л рідкого гелію на годину, тоді як за методом Камерлінг-Оннеса на отримання невеликої його кількості з домішками потрібно кілька днів. У встановленні К. гелій піддається швидкому розширенню і охолоджується перш, ніж тепло навколишнього середовища встигає зігріти його; потім розширений гелій надходить у машину для подальшої обробки. вдалося подолати і проблему замерзання мастила рухомих частин при низьких температурах, використавши для цих цілей сам рідкий гелій.
Відносини між К. і радянським урядом завжди були доситьзагадковими та незрозумілими. За час свого тринадцятирічного перебування в Англії К. кілька разів повертався до Радянського Союзу разом зі своєю другою дружиною, уродженою Анною Олексіївною Криловою, щоб прочитати лекції, відвідати матір та провести канікули на якомусь українському курорті. Радянські офіційні особи неодноразово зверталися до нього із проханням залишитися на постійне проживання у СРСР. ставився з інтересом до таких пропозицій, але виставляв певні умови, зокрема свободу поїздок на Захід, через що вирішення питання відкладалося. Наприкінці літа 1934 К. разом з дружиною в черговий раз приїхали в Радянський Союз, але, коли подружжя приготувалося повернутися в Англію, виявилося, що їх виїзні візи анульовані. Після лютої, але марної сутички з офіційними особами в Москві К. був змушений залишитися на батьківщині, а його дружині було дозволено повернутися в Англію до дітей. Дещо пізніше Ганна Олексіївна приєдналася до чоловіка в Москві, а слідом за нею приїхали і діти. Резерфорд та інші друзі К. зверталися до радянського уряду з проханням дозволити йому виїзд для продовження роботи в Англії, але марно.
У 1935 р. К. запропонували стати директором новоствореного Інституту фізичних проблем Академії наук СРСР, але перш, ніж дати згоду, К. майже рік відмовлявся від пропонованого посту. Резерфорд, змирившись із втратою свого видатного співробітника, дозволив радянській владі купити обладнання лабораторії Монда та відправити його морським шляхом до СРСР. Переговори, перевезення обладнання та монтаж його в Інституті фізичних проблем зайняли кілька років.
відновив свої дослідження з фізики низьких температур, у тому числі властивостей рідкого гелію. Він проектував установки для зрідження інших газів. У 1938 р. К. удосконалив невеликутурбіну, що дуже ефективно стискала повітря. Йому вдалося виявити надзвичайне зменшення в'язкості рідкого гелію при охолодженні до температури нижче 2,17К, коли він перетворюється на форму, звану гелієм-2. Втрата в'язкості дозволяє йому безперешкодно витікати через дрібні отвори і навіть підніматися по стінах контейнера, як би «не відчуваючи» впливу сили тяжіння. Відсутність в'язкості також супроводжується збільшенням теплопровідності. назвав відкрите їм нове явище надплинністю.
Відомо, що в 1945 р., коли американці скинули атомну бомбу на Хіросіму, а в Радянському Союзі з ще більшою енергією розгорнулися роботи зі створення ядерної зброї, К. був зміщений з посади директора інституту і протягом восьми років перебував під домашнім арештом. Він був позбавлений можливості спілкуватись зі своїми колегами з інших науково-дослідних інститутів. У себе на дачі він обладнав невелику лабораторію та продовжував займатися дослідженнями. Через два роки після смерті Сталіна, 1955 р., він був відновлений на посаді директора Інституту фізичних проблем і був на цій посаді до кінця життя.
Післявоєнні наукові роботи К. охоплюють різні галузі фізики, включаючи гідродинаміку тонких шарів рідини і природу кульової блискавки, але основні його інтереси зосереджуються на мікрохвильових генераторах і вивченні різних властивостей плазми. Під плазмою прийнято розуміти гази, нагріті настільки високої температури, що й атоми втрачають електрони і перетворюються на заряджені іони. На відміну від нейтральних атомів і молекул звичайного газу на іони діють великі електричні сили, що створюються іншими іонами, а також електричні та магнітні поля, створювані будь-яким зовнішнім джерелом. Саме тому плазму іноді вважають особливою формою матерії.Плазма використовується в термоядерних реакторах, що працюють за дуже високих температур. У 50-ті рр., працюючи над створенням мікрохвильового генератора, К. виявив, що мікрохвилі великої інтенсивності породжують в гелії чітко спостерігається розряд, що світиться. Вимірюючи температуру в центрі гелієвого розряду, він встановив, що на відстані кілька міліметрів від межі розряду температура змінюється приблизно на 2 000 000К. Це відкриття лягло основою проекту термоядерного реактора з безперервним підігрівом плазми. Можливо, такий реактор виявиться простіше і дешевше, ніж термоядерні реактори з імпульсним режимом підігріву, що використовуються в інших експериментах з термоядерного синтезу.
Окрім досягнень в експериментальній фізиці, К. виявив себе як блискучий адміністратор та просвітитель. Під його керівництвом Інститут фізичних проблем став одним із найбільш продуктивних та престижних інститутів Академії наук СРСР, що залучив багатьох провідних фізиків країни. брав участь у створенні науково-дослідного центру неподалік Новосибірська – Академмістечка, та вищого навчального закладу нового типу – Московського фізико-технічного інституту. Побудовані К. установки для зрідження газів знайшли широке застосування у промисловості. Використання кисню, витягнутого з рідкого повітря, для кисневого дуття здійснило справжній переворот у радянській сталеливарній промисловості.
У 1965 р., вперше після більш ніж тридцятирічної перерви, К. отримав дозвіл на виїзд з Радянського Союзу до Данії для отримання Міжнародної золотої медалі Нільса Бора, що присуджується Данським товариством інженерів-будівельників, електриків та механіків. Там він відвідав наукові лабораторії та виступив із лекцією з фізики високих енергій. У 1966 р. До. знову побував в Англії,своїх старих лабораторіях, поділився спогадами про Резерфорд у промові, з якою виступив перед членами Лондонського королівського товариства. У 1969 р. К. разом із дружиною вперше здійснив поїздку до Сполучених Штатів.
К. був удостоєний Нобелівської премії з фізики в 1978 «за фундаментальні винаходи та відкриття в галузі фізики низьких температур». Свою нагороду він розділив з Арно А. Пензіасом та Робертом В. Вільсоном. Представляючи лауреатів, Ламек Хультен із Шведської королівської академії наук зауважив: «К. постає перед нами як один із найбільших експериментаторів нашого часу, незаперечний піонер, лідер і майстер у своїй галузі».
був удостоєний багатьох нагород і почесних звань як у себе на батьківщині, так і в багатьох країнах світу. Він був почесним доктором одинадцяти університетів на чотирьох континентах, був членом багатьох наукових товариств, академії Сполучених Штатів Америки, Радянського Союзу та більшості європейських країн, був володарем численних нагород та премій за свою наукову та політичну діяльність, у тому числі семи орденів Леніна.