Научный метод и его разработки в трудах п.Капицы

Пётр Леони́дович Капи́ца (1894 — 1984) — советский и английский физик.

Видный организатор науки. Основатель Института физических проблем (ИФП), директором которого оставался вплоть до последних дней жизни. Один из основателей Московского физико-технического института. Первый заведующий кафедрой физики низких температур физического факультета МГУ.

Лауреат Нобелевской премии по физике (1978) за открытие явления сверхтекучести жидкого гелия, ввёл в научный обиход термин «сверхтекучесть». Известен также работами в области физики низких температур, изучении сверхсильных магнитных полей и удержания высокотемпературной плазмы. Разработал высокопроизводительную промышленную установку для сжижения газов (турбодетандер). С 1921 по 1934 год работал в Кембридже под руководством Резерфорда. В 1934 году, вернувшись на время в СССР, был насильно оставлен на родине. В 1945 году входил в состав Спецкомитета по советскому атомному проекту, но его двухлетний план реализации атомного проекта не был одобрен, в связи с чем он попросил об отставке, просьба была удовлетворена. С 1946 по 1955 годы был уволен из государственных советских учреждений, но ему была оставлена возможность до 1950 года работать профессором в МГУ им. Ломоносова.

Одна из первых значительных научных работ (совместно с Николаем Семёновым, 1918 год) посвящена измерению магнитного момента атома в неоднородном магнитном поле, который в 1922 году был усовершенствован в так называемом опыте Штерна — Герлаха.

Работая в Кембридже Капица вплотную занялся исследованиями сверхсильных магнитных полей и их влиянию на траекторию элементарных частиц. Одним из первых Капица в 1923 году поместил камеру Вильсона в сильное магнитное поле и наблюдал искривление треков альфа-частиц. В 1924 году он получил магнитное поле с индукцией в 32 тесла в объёме 2 см3. В 1928 году сформулировал закон линейного возрастания электрического сопротивления ряда металлов от напряженности магнитного поля (закон Капицы).

Создание оборудования для исследования эффектов, связанных с влиянием сильных магнитных полей на свойства вещества, в частности на магнитное сопротивление, привело Капицу к проблематике физики низких температур. Для осуществления экспериментов, прежде всего, необходимо было располагать значительным количеством сжиженных газов. Существовавшие в 1920—1930-е годы методики были малоэффективны. Разрабатывая принципиально новые холодильные машины и установки, Капица в 1934 году, используя оригинальный инженерный подход, построил высокопроизводительную установку по сжижению газов. Ему удалось разработать процесс, при котором исключалась фаза сжатия и высокой очистки воздуха. Теперь не требовалось сжимать воздух до 200 атмосфер — достаточно было пяти. За счёт этого удалось повысить КПД с 0.65 до 0.85-0.90, а цену установки снизить почти в десять раз. В ходе работ над совершенствованием турбодетандера удалось преодолеть интересную инженерную проблему замерзания смазки движущихся частей при низких температурах — для смазки был использован сам жидкий гелий. Значителен вклад учёного был не только в разработку экспериментального образца, но и доведение технологии до серийного производства.

Ещё Камерлинг-Оннес, исследуя свойства впервые полученного им жидкого гелия, отметил его необычно высокую теплопроводность. Жидкость с аномальными физическими свойствами привлекала внимание учёных. Благодаря установке Капицы, которая начала работать в 1934 году удалось получить жидкий гелий в значительных количествах. Камерлинг-Оннес в первых экспериментах получил порядка 60 см3 гелия, тогда как первая установка Капицы имела производительность около 2 литров в час. События 1934—1937 годов связанные с отлучением от работы в Мондовской лабораторией и принудительным задержанием в СССР сильно задержали ход исследований. Только в 1937 году Капица восстановил лабораторное оборудование и вернулся в новом институте к прежним наработкам в области физики низких температур. Тем временем, на бывшем рабочем месте Капицы по приглашению Резерфорда начали работу в той же области молодые канадские учёные Джон Аллен и Остин Майзнер. В Мондовской лаборатории осталась экспериментальная установка Капицы по получению жидкого гелия — с ней и работали Ален и Майзнер. В ноябре 1937 они получили достоверные экспериментальные результаты по изменению свойств гелия.

Сам Капица в 1938—1941 годах продолжил исследования гелия-II, в частности подтвердив предсказанную Ландау скорость звука в жидком гелии. Исследование жидкого гелия как квантовой жидкости (Конденсат Бозе — Эйнштейна) стало важным направлением в физике, давшим целый ряд замечательных научных работ. Лев Ландау получил в 1962 году Нобелевскую премию в знак признания заслуг в построении теоретической модели сверхтекучести жидкого гелия.

Нильс Бор трижды рекомендовал нобелевскому комитету кандидатуру Петра Леонидовича: в 1948, 1956 и 1960 годах. Однако присуждение премии произошло только в 1978. Противоречивая ситуация с приоритетом открытия по мнению многих исследователей науки привела к тому, что Нобелевский комитет многие годы тянул с присуждением премии советскому физику. Аллен и Майзнер не были отмечены премией, хотя научное сообщество признает их важный вклад в открытие явления.