Сегодня, 8 июля (26 июня по старому стилю), отмечается 131-летие со дня рождения нашего выдающегося земляка, Нобелевского лауреата Петра Леонидовича Капицы ― выдающегося ученого, известного ученика Эрнеста Резерфорда и одного из основоположников физики низких температур и сильных магнитных полей. П.Л. Капица основал Институт физических проблем РАН (ИФП РАН) и стал его первым директором, где были проведены новаторские исследования в области изучения сверхтекучего жидкого гелия. Сегодня институт носит имя своего создателя. О развитии института и о том, как продолжается дело Петра Леонидовича Капицы, корреспонденту «Научной России» рассказал заместитель директора ИФП РАН по научной работе, кандидат физико-математических наук Алексей Маркович Трояновский.
«Петр Леонидович основал наш институт в 1934 году, когда ему исполнилось 40 лет. Он прибыл в Ленинград на автомобиле из Англии, чтобы навестить свою мать. Однако в СССР у него конфисковали паспорт, и возвращение ученого в Англию было не разрешено. В качестве компенсации ему позволили построить в Москве Институт физических проблем, название которого было придумано самим П.Л. Капицей. По его указанию из Англии в столицу перевезли уникальное научное оборудование, включая генератор сверхсильных полей, который весил несколько тонн. Фактически, сюда перевезли знаменитую Мондовскую лабораторию П.Л. Капицы. В институте был смонтирован первый в Советском Союзе ожижитель гелия и практически сразу Петр Леонидович продолжил свои эксперименты с жидким гелием.
Первая знаковая научная работа Петра Леонидовича была посвящена необычному свойству жидкого гелия, которое наблюдалось при температуре 2,19 К. Это явление ученый назвал сверхтекучестью и провел параллель со сверхпроводимостью. Во второй ключевой работе П.Л. Капица разработал новый метод ожижения воздуха с использованием турбодетандера ― механического устройства, преобразующего внутреннюю энергию газа в механическую работу и тем самым охлаждающего воздух. Первая турбина этого устройства, созданная самим П.Л. Капицей, находится в нашем институте, где она и была изготовлена. Затем началась Великая Отечественная война. Турбодетандером осуществлялась компрессия значительного объема воздуха с последующим разделением на фракции, а именно на азот и кислород. Кислород находился в высоком спросе, особенно в сталелитейной отрасли, и был необходим медикам, летчикам, а также использовался в различных других сферах деятельности».
«Коллектив института состоял из восьми человек и, по сути, представлял собой одну-единственную лабораторию. Это было видением его основателя, который утверждал, что крупный институт становится трудноуправляемым. Из Харькова сюда были приглашены теоретики Лев Давыдович Ландау и Евгений Михайлович Лифшиц. Петр Леонидович поручил первому разобраться со сверхтекучестью, на что у Л.Д. Ландау ушло три года. В 1941 г. он опубликовал свою первую научную работу, в которой было объяснена природа сверхтекучести и представлены расчеты для сверхпроводимости. Это стало значительным шагом в квантовой физике: Л.Д. Ландау впервые применил уравнения квантовой физики не для микрочастиц, а для макромира! В качестве переменных он использовал вязкость и плотность жидкости и не только. Это направление получило название “квантовая макрофизика”. Война, тем временем, не прекращалась, и институт продолжал работать на благо Родины: Л.Д. Ландау занимался теорией горения, П.Л. Капица ― кислородом. Позднее, в 1962 г., за свои исследования сверхтекучести Л.Д. Ландау получил Нобелевскую премию. П.Л. Капица удостоился Нобелевской премии за свои работы в области низких температур в 1978 г. Еще один ученый нашего института, ученик Л.Д. Ландау Алексей Алексеевич Абрикосов, также стал лауреатом Нобелевской премии, за основополагающие работы по теории сверхпроводников и сверхтекучих жидкостей (2003 г.).
Когда Петр Леонидович Капица ушел из жизни, ученые института продолжили его дело, и сегодня здесь по-прежнему проводятся работы с низкими температурами. Мы бережно храним культурное и научное наследие П.Л. Капицы. В стенах ИФП РАН с 1985 г. работает музей, где собраны личные вещи и физические приборы великого ученого.
В институте функционирует уникальная установка, разработанная нашими сотрудниками и позволяющая охлаждать макроскопические образцы до температур ниже 1мК. В мире всего около 20 таких установок, а в России — только одна.
На ней изучаются свойства гелия-3 в сверхтекучем состоянии. Мы продолжаем исследования в области магнетизма спинов, свойств спинов при низких температурах и в других областях. В последние годы возродилась такая тематика, как конструирование криогенной аппаратуры: то, чем занимался Петр Леонидович. В 1990-х годах в нашей стране существовала иллюзия, что все можно приобрести за рубежом, но теперь всем стало понятно, что это не так и необходимо возрождать собственное производство. В последнее время к нам все чаще стали обращаться коллеги из других институтов с просьбой разработать для них криогенное оборудование. Я очень рад, что то, чем в свое время занимался Петр Леонидович Капица, снова стало востребованным».
Фотография в верхней части статьи: из личного архива С.П. Капицы
Фото на главной странице: Лев Иванов / «РИА Новости»