Pjotr Leonidovič Kapica

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Skočit na: Navigace, Hledání
Pjotr Leonidovič Kapica
Pjotr Leonidovič Kapica (vlevo) a N. N. Semjonov (vpravo) portrét od Borise Kustodieva, 1921
Pjotr Leonidovič Kapica (vlevo) a N. N. Semjonov (vpravo) portrét od Borise Kustodieva, 1921
Narození 8. července 1894
Kronštadt, Sankt-Petěrburg, Rusko
Úmrtí 8. dubna 1984
Moskva, Sovětský svaz
Občanství Rusko
Povolání fyzik
Ocenění Člen Královské společnosti, Leninův řád, Hrdina socialistické práce, Mezinárodní zlatá medaile Nielse Bohra a Stalinova cena
Některá data mohou pocházet z datové položky.

Pjotr Leonidovič Kapica (8. července 18948. dubna 1984) byl sovětský experimentální fyzik, zabývající se fyzikou nízkých teplot (kryogeniky) a jevů probíhajících v plazmatu. Přispěl též k rozvoji fyziky silných magnetických polí, kvantové fyziky kondenzovaného stavu a elektroniky. Za zásadní vynálezy a objevy v oblasti fyziky nízkých teplot byl v roce 1978 odměněn Nobelovou cenou. Spolu s ním obdrželi Nobelovu cenu Arno Allan Penzias a Robert Woodrow Wilson (za objev reliktního mikrovlnného záření).

Biografie[editovat | editovat zdroj]

Raná léta[editovat | editovat zdroj]

Pjotr Leonidovič Kapica se narodil 8. července 1894 v Kronštadtu v rodině vojenského inženýra Leonida Petroviče Kapici a jeho ženy Olgy Jeronimovny Kapici. V roce 1918 absolvoval Petrohradskou vysokou školu polytechnickou. Po studiích tady pracoval do roku 1921 na katedře elektromechaniky.

Ve své první práci navrhl nový způsob přípravy tzv. Wollastonových drátů – velice tenkých zlatých nebo platinových drátků (o průměru menším než 1 μm). Tyto dráty se získávají tažením drátů ve stříbrném obalu. Kapica navrhl elektrolytické rozpouštění stříbra, aby zmenšil nebezpečí přetržení vlasového drátku.

V další své práci popsal Kapica originální konstrukci rentgenova spektrometru. Byl jím upraven tak, že se intenzita rentgenových paprsků odražených od krystalu mnohonásobně zvýšila.

Třetí práce se týkala metody určení magnetického momentu atomu. Spolu s N. N. Semjonovem navrhl metodu založenou na interakci magnetického momentu atomu s nehomogenním magnetickým polem. Stejnou metodu použili pro měření magnetického momentu Otto Stern a Walther Gerlach při měření magnetického momentu protonu.

Práce v Cambridge[editovat | editovat zdroj]

Od roku 1921 pracoval Kapica v Cavendishově laboratoří v Cambridge. Jejich ředitelem byl v té době E. Rutherford. V roce 1923 ho napadlo umístit Wilsonovu komoru do silného magnetického pole a pozoroval zakřivení dráhy částic alfa.

Pro tyto výzkumy potřeboval extrémně silné magnetické pole. To ho v roce 1924 přivedlo ke konstrukci solenoidu, ve kterém se mu podařilo s pomocí přechodového jevu (prudkým zabrzděním rotoru dynama) na dobu asi 10 ms vytvořit magnetické pole o intenzitě 32 T. Díky velmi krátkému proudovému pulsu v solenoidu nedocházelo k jeho kritickému přehřátí a zničení.

V roce 1925 se stává Kapica členem Trinity College a v roce 1929 je zvolen za člena Královské společnosti.

Jedním z jeho objevů při výzkumu fyzikálních vlastností látek v silných magnetických polích je zákon lineární změny magnetického a elektrického odporu různých kovů. Tento tzv. Kapicův zákon, objevený v roce 1928, byl mikroskopicky hlouběji zdůvodněn až po třiceti letech, kdy byla stanovena topologická struktura Fermiho ploch v kovech.

Při vložení monokrystalů vizmutu do silného magnetického pole poprvé pozoroval tzv. anomální magnetostrikci – vizmut se při použití magnetického pole ve směru tzv. trigonální osy prodlužuje, zatímco je-li pole k této ose kolmé, vizmut se zkracuje.

V letech 1930-34 byl Kapica ředitelem pro něj zřízené Mondovy laboratoře (The Royal Society Mond Laboratory) kterou prosadil E. Rutherford. Zde pokračoval ve výzkumu vlivu silného magnetického pole na látky a též se zabýval fyzikou nízkých teplot. Navrhl originální metodu zkapalňování helia – helium se ochlazovalo konáním práce ve speciálním expanzním stroji – detanderu.

Práce v Sovětském svazu[editovat | editovat zdroj]

V roce 1934 byl na pravidelné letní prázdninové návštěvě v Sovětském svazu. Jeho pas byl však zadržen a nebylo mu dovoleno opustit zemi. Díky jeho vlivným zahraničním kontaktům (a zejména pomoci Rutherforda) mu bylo posléze nabídnuto, aby vytvořil Institut fyzikálních problémů při Sovětské akademii věd - s vybavením zakoupeným sovětskou vládou z Mondovy laboratoře v Cambridge. Kapicovi pak již nebylo povoleno vrátit se do Anglie, ani cestovat do zahraničí.

V Sovětském svazu se dále Kapica zabýval tématy, které ho zaměstnávaly v Cambridge. Při experimentech s tekutým heliem objevil v roce 1937 jeho supratekutost. To vedlo ve svém důsledku ke vzniku nového fyzikálního oboru – kvantové fyziky kondenzovaného stavu. K rozpracování teorie supratekutosti brzy nato významně přispěl L. D. Landau, jehož propuštění z vězení krátce předtím zdůvodňoval Kapica právě jeho schopnostmi pro tento naléhavý úkol.

V letech 1939 - 1945 byl Kapica profesorem na moskevské univerzitě. V roce 1941 při experimentálním studiu tepelné výměny v kapalném heliu zjistil, že při přestupu tepla z pevné látky do kapalného helia se objeví na rozhraní konečný rozdíl teploty. Tento jev byl nazván Kapicův skok.

V roce 1946 se odmítl Kapica zúčastnit vývoje sovětské atomové bomby, a proto byl odvolán z funkce ředitele Ústavu fyzikálních problémů a zbaven možnosti zde pracovat.

Na své chatě si proto zařídil malou laboratoř a pokračoval ve vědecké práci. Zpočátku se věnoval mechanice a hydrodynamice, ale koncem 40. let se začal zabývat konstrukcí výkonných vysokofrekvenčních generátorů. Podle svých výpočtů zkonstruoval vysokofrekvenční generátory planotron a nigitron. Během výzkumu vlivu vysokofrekvenčního elektromagnetického pole na látky přišel na myšlenku použít ho k ohřevu plazmatu. Při umístění baňky s plynným heliem do vysokofrekvenčního pole vznikl totiž v baňce jasně svítící výboj a baňka se roztavila.

V lednu 1955 (dva roky po Stalinově smrti) se mohl Kapica vrátit na místo ředitele Institutu fyzikálních problémů, kterým pak byl až do své smrti. Pokračoval ve výzkumech v oblasti elektroniky velkých výkonů a fyziky plazmatu. K nigitronu připojil komoru, která představovala vysokofrekvenční rezonátor a plnil ji různými plyny (heliem, vodíkem, deuteriem). Uprostřed komory vznikl šňůrový plazmový výboj o teplotě asi 1 milion K. Pokoušel se tak způsobit řízenou termonukleární fúzi. Na téma termonukleární fúze pak publikoval řadu vědeckých článků.

Pjotr Leonidovič Kapica zemřel 8. dubna 1984 v Moskvě ve věku 90 let.

Osobní život[editovat | editovat zdroj]

Kapica se po smrti své první ženy a dvou synů během chřipkové epidemie po 1. světové válce v roce 1927 znovu oženil s Annou Alexejevnou Krylovovou, dcerou významného matematika Alexeje Nikolajeviče Krylova, a měl dva syny.

Byl známý svým odvážným občanským postojem. Pomohl riskantní intervencí zachránit několik svých kolegů před smrtí ve stalinských věznicích (L. D. Landau, V. A. Fock), nebál se korespondenčně polemizovat s nejvyššími vládnoucími místy včetně Stalina, a odmítl spolupracovat na vývoji atomové bomby. Byl členem mírových iniciativ (např. Pugwashského hnutí) a podporoval čisté životní prostředí.

Odkazy[editovat | editovat zdroj]

Citace a reference[editovat | editovat zdroj]

Externí odkazy[editovat | editovat zdroj]

(anglicky)