Коллекционное собрание музея

Петр Леонидович Капица не любил "копаться в старых бумажках", как он сам говорил, не писал воспоминаний. Он жил сегодняшним днем, жил заботами и делами института, своей лаборатории. Смотрел только вперед. Он был человеком мудрым, умеющим проникнуть в суть встающих перед ним проблем - многообразных, трудных, острых, порой, казалось бы, почти неразрешимых. Своими руками принимал участие в изготовлении оборудования, проводил эксперименты. Вот почему собрание приборов, установок и макетов больших агрегатов, в значительной степени, плод его личного труда.

С самого начала своей работы в 1935 г. Институт физических проблем был очень небольшим даже по тогдашним масштабам: 7 научных сотрудников, 7 лаборантов, техников, конструкторов и около 20 рабочих высокой квалификации: механиков, стеклодувов, столяров, электриков. С этими людьми Капица за полтора-два года построил лабораторную установку для получения жидкого воздуха на новых принципах. Для решения этой задачи Петр Леонидович разрабатывает новый метод ожижения воздуха с циклом низкого давления, в котором используется турбодетандер, обладающий высоким коэффициентом полезного действия. Разработанный П.Л. Капицей высокоэффективный радиальный турбодетандер с к.п.д. в 80-85% предопределил развитие во всем мире современных крупных установок разделения воздуха для получения кислорода, использующих только низкое давление.

Сейчас в мире работают и строятся мощные аппараты для воздухоразделения с использованием низкого давления, производительностью до десятков тысяч кубических метров кислорода в час. В промышленно развитых странах на воздухоразделительных установках низкого давления, т.е. с использованием турбодетандеров типа, предложенного П.Л. Капицей, добываются десятки миллиардов кубических метров кислорода в год. Около половины получаемого кислорода используется в черной и цветной металлургии. Помимо металлургии кислород широко используется в химической промышленности и ракетной технике.

В области физики низких температур П.Л. Капица начинает серию чрезвычайно изящных экспериментов по изучению свойств жидкого гелия. Результатом этих экспериментов было открытие Петром Леонидовичем в 1937 г. сверхтекучести гелия. Им было показано, что вязкость жидкого гелия при температуре ниже 2,19К при его протекании через тонкие щели во столько раз меньше вязкости любой самой маловязкой жидкости, что она, по-видимому, равна нулю, и поэтому он назвал такое состояние гелия сверхтекучим. В ходе исследований аномальных свойств жидкого гелия П.Л. Капица поставил ряд необычайно тонких и наглядных экспериментов, доказывающих совершенно необычные свойства гелия при температуре ниже 2,19К.

Работы П.Л. Капицы по изучению свойств жидкого гелия - блестящий образец подхода настоящего физика-экспериментатора к разрешению сложной проблемы. Когда читаешь его статьи, получаешь эстетическое удовольствие, следя за тем, как, шаг за шагом, ставя все новые эксперименты, Петр Леонидович приходит к фундаментальному открытию сосуществования в гелии двух жидкостей с совершенно разными свойствами, которые могут двигаться навстречу друг другу. Это открытие положило начало развитию совершенно нового направления в физике, а именно квантовой физике конденсированного состояния. Для его объяснения пришлось ввести новые квантовые представления - так называемые элементарные возбуждения, или квазичастицы.

В конце 40-х годов П.Л. Капица обращается к совершенно иному кругу физических задач - к вопросу о создании мощных генераторов СВЧ колебаний непрерывного действия. Петру Леонидовичу удалось решить сложную математическую задачу о движении электронов в СВЧ генераторах магнетронного типа. На базе этих расчетов он конструирует СВЧ генераторы нового типа - планотрон и ниготрон. Мощность ниготрона составляет рекордную величину - 175кВт в непрерывном режиме. В процессе изучения этих мощных генераторов П.Л. Капица столкнулся с неожиданным явлением - при помещении колбы, наполненной гелием, в пучок излучаемых генератором электромагнитных волн в гелии возникал разряд с очень ярким свечением, а стенки кварцевой колбы плавились.

Это навело Петра Леонидовича на мысль, что, применяя мощные СВЧ электромагнитные колебания, можно нагреть плазму до очень высоких температур. Он присоединяет к ниготрону камеру, представляющую собой резонатор для СВЧ колебаний. Наполняя эту камеру различными газами (гелий, водород, дейтерий) под давлением в 1-2 атмосферы, Петр Леонидович обнаружил, что в центре камеры (где интенсивность СВЧ колебаний максимальная) в газе возникает шнуровой разряд. Применяя различные методы диагностики плазмы, П.Л. Капица показал, что температура электронов плазмы в этом разряде составляет около 1 миллиона градусов. Эти исследования П.Л. Капицы, которые он интенсивно продолжал, открыли новый путь в решении задачи о создании термоядерного реактора, позволили ему произвести полный расчет такого реактора.