Цепная реакция идей

В те годы установка Капицы в Кевендишской лаборатории как бы переводила на новую ступень экспериментальные исследования. До нее там не было таких сложных установок. Опыты Резерфорда и его учеников проводились с помощью примитивных средств — «сургуча и веревочки». И вот на глазах у Резерфорда Капица создавал новый научно-технический фундамент физических исследований с применением сложной техники, мощного электрического тока, сверхсильных магнитных полей. Это было знамением времени. Для Кевендишской лаборатории установки Капицы были как бы переломным моментом, новой страницей в ее истории.

На известного американского математика, создателя кибернетики Норберта Винера лаборатория Капицы произвела сильное впечатление. В своих мемуарах он писал: «...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, пропускавшиеся 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 1926 году Капица приехал из Кембриджа в Ленинград и в большой физической аудитории Политехнического института сделал доклад о своих работах по созданию сверхсильных магнитных полей. Его ленинградские коллеги проявили большой интерес к этим достижениям.

Тем временем в Кевендишской лаборатории уже регулярно действовал семинар «Клуб Капицы», где физики знакомились с наиболее интересными научными проблемами и обсуждали результаты своих исследований. Ю.Б. Харитон, работавший в 1926 году у Резерфорда, впоследствии говорил: «Петр Леонидович перенес на английскую почву русские традиции. У него устраивались еженедельные сборища, которые объединяли компактную группу наиболее активных людей в лаборатории Резерфорда, и именно у него, у Капицы, этот семинар проводился. Вы видите, было не только что-то, чему мы учились за границей, но уже и в то время кое-что новое было привнесено в Кембридж Петром Леонидовичем, кое в чем за границей учились у нас».

Позже Капица перешел от сильных магнитных полей к низким температурам, и в этом была своя логика.

Имея в своем распоряжении мощные магнитные поля, Капица выполнил не только измерения импульса альфа-частиц, но и исследования поведения металлов и полупроводников в магнитном поле. В частности, он установил, что электрическое сопротивление большинства металлов растет линейно с увеличением магнитного поля. Это явление, известное как «линейный закон Капицы», было объяснено теоретически лишь в 1957 году. Низкие температуры, получаемые с помощью жидкого водорода и гелия, понадобились Капице как раз для изучения магнитных свойств металлов (позднее эта область дала ряд выдающихся открытий). Но перед тем, как приступить к решению этой новой задачи, Петр Леонидович защитил докторскую диссертацию «Прохождение альфа-частиц через материальную среду и методы получения сильных магнитных полей».

Это был 1923 год — год, который принес Капице вполне заслуженную известность среди физиков. Он получил премию Максвелла, а в следующем году вступил в официальную должность помощника директора Кевендишской лаборатории по магнитным исследованиям.

Здесь перед Капицей возникла совершенно самостоятельная проблема разработки методов ожижения водорода и гелия. Она заняла важное место в его научном творчестве.

Началось с того, что Капица построил гелиевый ожижитель с поршневым компрессором (детандером), основанный на смелой идее. Ожижитель Капицы работал при температуре 10 градусов Кельвина, т.е. при — 263 градусах Цельсия. Любой поршень может двигаться только, если он получает смазку. Но при такой низкой температуре все смазочные материалы, как и вообще все жидкости, затвердевают.

Идея Капицы поразительно проста — обойтись без смазки. Как? Ученый предложил оставить небольшой зазор в несколько сотых миллиметра между поршнем и стенками цилиндра так, чтобы поршень свободно двигался, не касаясь стенок. «Тогда во время наполнения цилиндра гелием при повышенном давлении, — писал Капица, — большая часть гелия естественно уйдет через зазор, так как его вязкость мала. Но если дать поршню возможность производить расширение быстро, то тогда можно добиться таких условий, что успеет утечь только малое количество гелия».

К этому времени работы Капицы уже завоевывают всеобщее признание. Его избирают членом Лондонского Королевского общества. Это исключительный случай, когда иностранца избирают действительным членом, все другие иностранцы считаются иностранными членами Королевского общества. Из русских ученых ими были Д.И. Менделеев, И.И. Мечников и И.П. Павлов. После Капицы в иностранные члены Королевского общества избирались Л.Д. Ландау, А.Н. Несмеянов, Н.Н. Семенов, И.М. Виноградов.