8. července 1894 – 8. dubna 1984
ruský experimentální fyzik

Pjotr Leonidovič Kapica pocházel z rodiny vojenského inženýra. Roku 1918 absolvoval petrohradský Polytechnický institut, po skončení studia pracoval na stejné škole na katedře fyziky Abrama Ioffeho, který mu pak zařídil pobyt v Cavendishově laboratoři v Cambridgi u Ernesta Rutherforda. Před odjezdem sepsal práci, v níž navrhl metodu na určení magnetického momentu atomu. Práce vyšla v roce 1922, kdy Otto Stern a Walther Gerlach popsali své historické experimenty založené na stejné myšlence. Od roku 1921 působil v Anglii. Na návrh Rutherforda začal zkoumat vlastnosti částic alfa. Aby mohl získat úplnější informace o vlastnostech těchto částic, rozhodl se Kapica jako první umístit Wilsonovu mlžnou komoru do magnetického pole. Směr zakřivení dráhy dovolil na první pohled určit kladný nebo záporný náboj a z poloměru křivosti vypočítat poměr hybnosti k velikosti náboje. V letech 1930 – 1934 byl ředitelem Mondovy laboratoře při londýnské Royal Society. Roku 1934 se vrátil do vlasti a založil v Moskvě Ústav fyzikálních problémů. O zvláštním názvu Kapica na zasedání Fyzikální skupiny Akademie věd řekl: „Tento poněkud neobvyklý název měl být odrazem skutečnosti, že se ústav nebude zabývat nějakým určitým vědním oborem, ale bude to obecně řečeno ústav studující rozličné vědecké problémy, jejichž okruh bude záviset na těch vědeckých pracovnících, kteří v něm budou pracovat.“ [3] Členem ústavu byl od roku 1937 i Lev Landau. Když byl v roce 1938 po vymyšleném obvinění ze špionáže zatčen a vězněn, Kapica se s velkou statečností za něj postavil a svým vlivem docílil Landauovo propuštění a návrat do ústavu. V letech 1939 – 1946 byl Kapica profesorem moskevské univerzity, od roku 1946 Moskevského fyzikálně–technického institutu.


Pjotr Kapica.
Zdroj: commons.wikimedia.org. Public domain.

Kapica se zabýval fyzikou a technikou nízkých teplot, kvantovými kapalinami, fyzikou vysokoteplotního plazmatu. Navrhl originální konstrukci rentgenového spektrometru, ve kterém se intenzita rentgenových paprsků odražených od krystalu mnohonásobě zvýšila díky fokusačnímu účinku jeho válcového povrchu. Roku 1923 umístil jako první Wilsonovu komoru do magnetického pole, aby mohl sledovat zakřivení dráhy alfa částic a měřit jejich hybnost. Pro zvýšení intenzity magnetického pole používal místo magnetu s jádrem solenoid, ve kterém se speciálním ortogenerátorem budily pulzní proudy. Tak dosáhl magnetického pole o indukci až 32 T. Tato velmi silná magnetická pole využíval ke sledování vlastností kovů, výsledkem pokusů byl roku 1929 objev lineární závislosti elektrického odporu mnohých kovů na intenzitě magnetického pole. Navrhl nový způsob zkapalňování helia – ochlazoval helium ve speciálním pístovém expondéru, který se mazal samotným heliem, protože při teplotách kolem 10 K jsou všechny látky kromě hélia v tuhém stavu. Řadu zařízení laboratoře navrhoval Kapica sám a nechal je konstruovat svým týmem techniků. Je překvapivá jednoduchost zařízení a mimořádná řemeslná práce, např. plynová turbína o průměru asi 8 cm se při pokusech musela točit rychlostí 40 000 ot/min.

V dalších letech pokračoval ve výzkuzmu jevů za přítomnosti silných magnetických polí a při nízkých teplotách. V sérii velmi přesných experimentů ukázal, že při teplotách nižších, než je kritická teplota helia je jeho viskozita mimořádně nízká, tento jev nazval supratekutostí. Zjistil, že v tomto stavu má kapalné helium dvě složky – normální a supratekutou.


Účastníci Ioffeho semináře v roce 1915, vlevo sedící Frenkel, vlevo stojící Kapica a uprostřed Ioffe.
Zdroj: commons.wikimedia.org. Public domain.

V době druhé světové války byl ústav přemístěn do Kazaně, do bezpečné vzdálenosti od front, jeho náplní se stalo vypracování technologie výroby kapalného kyslíku v průmyslovém měřítku, protože ho zbrojní průmysl potřeboval velké množství k zušlechťování oceli. Po druhé světové válce se zabýval konstrukcí výkonných vysokofrekvenčních generátorů s kontinuálním režimem a pomocí těchto zařízení objevil existenci vysokoteplotního plazmatu ve vysokofrekvenčním výboji. V roce 1946 byl v rámci špinavé politické hry z vedení ústavu odvolán, nesměl tam ani docházet, a tak pokračoval v práci na své chatě, kterou proměnil v malou laboratoř. Pomocí místních mistrů a kutilů a podle vlastních výpočtů zkonstruoval vysokofrekvenční generátory – planotron a nigitron. Při práci s těmito přístroji se setkal s nečekaným jevem: když postavil do vysokofrekvenčního elektromagnetického pole baňku s plynným héliem, vznikl v plynu jasně svítící výboj a baňka se roztavila. To přivedlo Kapicu na myšlenku použít silných vysokofrekvenčních kmitů k ohřevu plazmatu. Tím začala série pokusů, která vedl k termojadernému reaktoru. Po devíti letech se na své původní místo vrátil a věnoval se výzkumu řízené termojaderné reakce. Tak se začalo rodit zařízení známé pod názvem TOKAMAK. Ke konkrétním výsledkům práce ústavu patřil termojaderný reaktor, v němž se podařilo docílit šňůrového plazmového výboje o průměru asi 8 cm za tlaku 3 MPa a magnetické indukci 1 T. Za zásadní objevy ve fyzice nízkých teplot obdržel Petr Kapica Nobelovu cenu za rok 1978.

Použité zdroje

[1] JÁCHIM, F. Petr Leonidovč Kapica a fyzika nízkých teplot. Matematika Fyzika Informatika: časopis pro výuku na základních a středních školách, únor 2005, roč. 14, č. 6, s. 381–383. ISSN 1210–1761.

[2] PAČES, J. K osmdesátinám akademika Petra Leonidoviče Kapici. Pokroky matematiky fyziky & astronomie, roč. 19/1974, č. 6, s. 308–312. CS–ISSN 0032–2423.

[3] ŘEZÁČ, T. Pjotr Leonidovič Kapica. Přemožitelé času 4.

[4] SODOMKA, L. Kronika Nobelových cen. 1. vydání. Praha: Knižní klub, 2004. ISBN 80–242–1058–4.

[5] WEINLICH, R. Laureáti Nobelovy ceny za fyziku. 1. vydání. Olomouc: ALDA, 1998. ISBN 80–85600–47–1.

[6] Encyklopedická edice, listy, fyzici. ISBN 80–860–44–05–X.

Autor textu: 
Mgr. Magda Králová

Související exponáty Techmanie

Související kapitoly v encyklopedii: 
Zadejte příjmení

Rezervace a nákup vstupenek

Recepce

Poradíme Vám s objednáním a nákupem vstupenek.