Петър Капица, Нобелова награда по физика - 1978 г., биография
Съветският физик Пьотр Леонидович Капица е роден в Кронщат, военноморска крепост, разположена на остров във Финския залив близо до Санкт Петербург, където е служил баща му Леонид Петрович Капица, генерал-лейтенант от инженерния корпус. Майка К. Олга Йеронимовна Капица (Стебницкая) беше известен учител и колекционер на фолклор. След като завършва гимназия в Кронщат, К. постъпва във факултета по електроинженерство в Санкт Петербургския политехнически институт, който завършва през 1918 г. Следващите три години преподава в същия институт. Под ръководството на A.F. Йофе, който пръв в България започва изследвания в областта на атомната физика, К., заедно със своя съученик Николай Семенов, разработва метод за измерване на магнитния момент на атом в нееднородно магнитно поле, който през 1921 г. е усъвършенстван от Ото Щерн.
Студентските години и началото на преподаването на К. паднаха на Октомврийската революция и Гражданската война. Беше време на бедствия, глад и епидемии. По време на една от тези епидемии почина младата съпруга на К., Надежда Черносвитова, за която се ожениха през 1916 г., и двете им малки деца. Йофе настоява, че К. трябва да замине в чужбина, но революционното правителство не дава разрешение за това, докато не се намесва Максим Горки, най-влиятелният български писател по това време. През 1921 г. К. разрешават да отиде в Англия, където става служител на Ърнест Ръдърфорд, който работи в Кавендишката лаборатория в Кеймбриджкия университет. К. бързо спечели уважението на Ръдърфорд и стана негов приятел.
Първите изследвания, проведени от К. в Кеймбридж, бяха посветени на отклонението на алфа и бета частици, излъчвани от радиоактивни ядра в магнитно поле. Експериментите го подтикват да създаде мощни електромагнити. Разтоварванеелектрическа батерия през малка намотка от медна тел (в този случай възникна късо съединение), К. успя да получи магнитни полета, които бяха 6,7 пъти по-големи от всички предишни. Разрядът не е довел до прегряване или механично разрушаване на устройството, т.к продължителността му беше само около 0,01 секунди.
Създаването на уникално оборудване за измерване на температурни ефекти, свързани с влиянието на силни магнитни полета върху свойствата на материята, като магнитно съпротивление, доведе до изследване на проблемите на физиката на ниските температури. За да се постигнат такива температури, беше необходимо да има голямо количество втечнени газове. Разработвайки принципно нови хладилни машини и инсталации, К. използва целия си забележителен талант на физик и инженер. Върхът на творчеството му в тази област е създаването през 1934 г. на необичайно продуктивна инсталация за втечняване на хелий, който кипи (превръща от течно състояние в газообразно състояние) или се втечнява (превръща от газообразно състояние в течно състояние) при температура около 4,3 К. Втечняването на този газ се смяташе за най-трудно. Течният хелий е получен за първи път през 1908 г. от холандския физик Хайке Камерлинг-Онес. Но инсталацията K. е в състояние да произвежда 2 литра течен хелий на час, докато методът на Камерлинг-Онес изисква няколко дни, за да получи малко количество от него с примеси. В инсталацията K. хелият претърпява бързо разширяване и се охлажда, преди топлината на околната среда да има време да го затопли; след това разширеният хелий влиза в машината за по-нататъшна обработка. К. също успя да преодолее проблема със замръзването на смазката на движещите се части при ниски температури, използвайки самия течен хелий за тези цели.
Отношенията между К. и съветското правителство винаги са били спокойнитайнствено и неразбираемо. По време на тринадесетгодишния си престой в Англия К. се връща няколко пъти в Съветския съюз с втората си съпруга, родена Анна Алексеевна Крилова, за да изнася лекции, да посещава майка си и да прекарва ваканции в някой български курорт. Съветските власти многократно го молеха да остане за постоянно в СССР. К. се интересуваше от подобни предложения, но изложи определени условия, по-специално свободата на пътуване на Запад, поради което решаването на въпроса беше отложено. В края на лятото на 1934 г. К. и съпругата му отново идват в Съветския съюз, но когато двойката се готви да се върне в Англия, се оказва, че изходните им визи са анулирани. След яростна, но безполезна схватка с официални лица в Москва, К. е принуден да остане в родината си, а на жена му е позволено да се върне в Англия при децата. Малко по-късно Анна Алексеевна се присъедини към съпруга си в Москва, а децата я последваха. Ръдърфорд и други приятели на К. се обърнаха към съветското правителство с молба да му позволи да напусне, за да продължи да работи в Англия, но напразно.
През 1935 г. К. предлага да стане директор на новосъздадения Институт по физически проблеми на Академията на науките на СССР, но преди да даде съгласието си, К. отказва предложения пост почти година. Ръдърфорд, примирен със загубата на своя изключителен сътрудник, позволява на съветските власти да купят лабораторното оборудване на Монд и да го изпратят по море в СССР. Преговорите, транспортирането на оборудването и инсталирането му в Института по физически проблеми отнеха няколко години.
К. възобнови изследванията си върху физиката на ниските температури, включително свойствата на течния хелий. Проектира инсталации за втечняване на други газове. През 1938 г. К. подобрява малъктурбина, която втечнява въздуха много ефективно. Той успя да открие изключително намаляване на вискозитета на течния хелий, когато се охлади до температура под 2,17 K, при което той преминава във форма, наречена хелий-2. Загубата на вискозитет му позволява да тече свободно през най-малките дупки и дори да се изкачи по стените на контейнера, сякаш "не усеща" действието на гравитацията. Липсата на вискозитет също е придружена от повишаване на топлопроводимостта. К. нарече откритото от него ново явление свръхфлуидност.
Известно е, че през 1945 г., когато американците хвърлиха атомната бомба над Хирошима, а в Съветския съюз работата по създаването на ядрено оръжие започна с още по-голяма енергия, К. беше отстранен от поста директор на института и беше под домашен арест в продължение на осем години. Беше лишен от възможността да общува с колегите си от други научни институти. В дачата си той оборудва малка лаборатория и продължава да прави изследвания. Две години след смъртта на Сталин, през 1955 г., той е възстановен като директор на Института за физически проблеми и остава на този пост до края на живота си.
Следвоенната научна работа на К. обхваща различни области на физиката, включително хидродинамиката на тънки слоеве течност и природата на кълбовидната мълния, но основните му интереси са насочени към микровълновите генератори и изучаването на различни свойства на плазмата. Плазмата обикновено се разбира като газове, нагрети до толкова висока температура, че техните атоми губят електрони и се превръщат в заредени йони. За разлика от неутралните атоми и молекули на обикновен газ, йоните се влияят от големи електрически сили, създадени от други йони, както и от електрически и магнитни полета, създадени от всеки външен източник. Ето защо понякога плазмата се смята за специална форма на материя.Плазмата се използва в термоядрени реактори, работещи при много високи температури. През 50-те години, докато работи върху създаването на микровълнов генератор, К. открива, че микровълните с висок интензитет генерират ясно наблюдаван светлинен разряд в хелий. Чрез измерване на температурата в центъра на изхвърлянето на хелий той установи, че на разстояние няколко милиметра от границата на изхвърляне температурата се променя с приблизително 2 000 000 K. Това откритие формира основата за дизайна на реактор за синтез с непрекъснато плазмено нагряване. Възможно е такъв реактор да бъде по-прост и по-евтин от импулсните реактори за синтез, използвани в други експерименти за синтез.
В допълнение към постиженията в експерименталната физика, К. се оказа блестящ администратор и педагог. Под негово ръководство Институтът по физически проблеми се превърна в един от най-продуктивните и престижни институти на Академията на науките на СССР, привличайки много от водещите физици на страната. К. участва в създаването на изследователски център близо до Новосибирск - Академгородок и нов тип висше учебно заведение - Московския физико-технологичен институт. Инсталациите за втечняване на газове, построени от К., намериха широко приложение в промишлеността. Използването на кислород, извлечен от течен въздух за кислородно взривяване, революционизира съветската стоманодобивна индустрия.
През 1965 г., за първи път след повече от тридесет години, К. получава разрешение да напусне Съветския съюз и да отиде в Дания, за да получи международния златен медал на Нилс Бор, присъден от Датското дружество на строителните инженери, електротехниците и машинните инженери. Там той посети научни лаборатории и изнесе лекция по физика на високите енергии. През 1966 г. К. отново посети Англия, вот старите си лаборатории, сподели спомените си за Ръдърфорд в реч, която изнесе пред членовете на Кралското общество в Лондон. През 1969 г. К. заедно със съпругата си за първи път направиха пътуване до Съединените щати.
К. е удостоен с Нобелова награда по физика през 1978 г. „За фундаментални изобретения и открития в областта на физиката на ниските температури“. Той сподели наградата си с Арно А. Пензиас и Робърт У. Уилсън. Представяйки лауреатите, Ламек Хюлтен от Кралската шведска академия на науките отбеляза: „К. стои пред нас като един от най-големите експериментатори на нашето време, безспорен пионер, лидер и майстор в своята област.
К. е удостоен с много награди и почетни звания както у дома, така и в много страни по света. Той беше почетен доктор на единадесет университета на четири континента, беше член на много научни дружества, академии на Съединените американски щати, Съветския съюз и повечето европейски страни, беше собственик на множество награди и награди за своята научна и политическа дейност, включително седем ордена на Ленин.