Штурм абсолютного нуля

В конструировании этой уникальной машины, содержащей массивный ротор весом в две с половиной тонны, вращающийся со скоростью полторы тысячи оборотов в минуту, принимал участие сам Капица. С помощью такой установки он получал импульсные поля величиной свыше 30 тесла, превысив в шесть раз предел, достигнутый техникой того времени. Впоследствии, продолжая опыты в Москве, он добился еще более высокого поля — 50 тесла.

Появление установок Капицы явилось переломным моментом в истории Кавендишской лаборатории. В период основания этот старинный научный центр расценивался современниками как некое «чудо техники». Но проходили годы, и в практике проведения физических исследований здесь существенных усовершенствований не наблюдалось. Они осуществлялись с помощью достаточно простых средств.

Капица создавал новый научно — технический фундамент физических исследований с применением достижений техники, сильного электрического тока, мощных магнитных полей.

О том, какое впечатление произвела лаборатория Капицы на «отца» кибернетики, известного американского математика Норберта Винера, свидетельствуют следующие строки из его воспоминаний: «…В Кембридже была все же одна дорогостоящая лаборатория, оборудованная по последнему слову техники. Я имею в виду лабораторию русского физика Капицы, создавшего специальные мощные генераторы, которые замыкались накоротко, создавая токи огромной силы, пропускающиеся по массивным проводам; провода шипели и трещали, как рассерженные змеи, а в окружающем пространстве возникало магнитное поле колоссальной силы… Капица был пионером в создании лабораторий — заводов с мощным оборудованием…»

В 1924 году П. Л. Капица вступил в должность помощника директора Кавендишской лаборатории по магнитным исследованиям. Овладев техникой возбуждения мощных магнитных полей, он приступает к решению еще одной задачи: изучению поведения металлов и полупроводников в магнитном поле.

Такого рода исследования обычно проводятся при низких температурах, и Капице понадобились жидкие водород и гелий.

Читатель помнит, сколько усилий пришлось затратить Камерлинг — Оннесу и его сотрудникам для того, чтобы получить лишь несколько десятков кубических сантиметров жидкого гелия. В то время техника сжижения газов недалеко шагнула вперед.

Правда, Капице для его опытов нужно было не так уж много жидкого газа, и никто не бросил бы ему и слова упрека, если бы он использовал для этой цели существующие в то время в Кембридже сжижительные установки. Но ученый предвидит, какую роль призваны сыграть в науке и технике жидкие газы, имеющие низкие температуры кипения, и приступает к самостоятельному решению проблемы сжижения газов.

Капица начал с детандерного ожижителя гелия. Это было очень смелое решение.

В то время казалось, что возможности детандера, представляющего собой цилиндр с поршнем (на-< помним, что о нем речь шла в третьей главе), полностью исчерпаны.

Поршень требует смазки, а при такой низкой температуре, при которой сжижается гелий, все смазочные материалы, как и вообще все жидкости, затвердевают.

Но Капица и на этот раз находит простое и оригинальное решение задачи. Смазку поршня должен осуществлять… сам сжижаемый газ!

В детандере своей конструкции Капица оставляет небольшой зазор, порядка нескольких сотых миллиметра, между поршнем и стенкой цилиндра. Сжатый газ пытается ускользнуть через этот зазор. Но поршень производит расширение так быстро, что успевает просочиться только маленькое количество гелия.

Так были одновременно решены две проблемы: смазка и уплотнение поршня.

Быстродействующие детандеры конструкции советского ученого получили распространение во всем мире.

Сжижение атмосферных газов можно было, как выражаются производственники, «поставить на поток».

Наступила новая эра в криогенике.

Признание выдающихся научных и инженерных достижений Капицы выразилось, в частности, в том, что его избрали членом Лондонского королевского общества.

В 1929 году П. Л. Капица был избран членом — корреспондентом Академии наук СССР (с 1939 года он действительный член Академии наук СССР).

Масштаб исследований в области низких температур, проводимых Капицей, все расширялся. В 1932 году на территории Кавендишской лаборатории была построена специальная криогенная лаборатория Лондонского королевского общества, так называемая Мондская лаборатория, директором которой был назначен П. Л. Капица.

Осенью 1934 года Капица возвратился в Москву. Уникальное оборудование Мондской лаборатории было по решению советского правительства закуплено у Лондонского королевского общества. Его смонтировали во вновь организованном научно- исследовательском институте, возглавленном П. Л. Капицей.

По предложению Капицы новое научное учреждение было названо так: «Институт физических проблем».