Генрих Бурмин - Штурм абсолютного нуля

Они наблюдали поразительное изменение его свойств при глубоком охлаждении.

Первым, кто произнес «магическое» слово, объясняющее природу чудесного превращения жидкого гелия, был выдающийся советский ученый — физик П. Л. Капица.

Это слово: «Сверхтекучесть».

…Петр Леонидович Капица родился 8 июля 1894 года в Кронштадте.

Его отец — Леонид Петрович, инженер в чине генерала, участвовал в строительстве Кронштадтской крепости. Мать — Ольга Иерони- мовна была педагогом и детской писательницей.

Уже во время учебы в Кронштадтском реальном училище Капица проявил способности: склонность к физике и электротехнике. Он получил свободный доступ в физический кабинет училища, где проводил физические и химические опыты и ремонтировал приборы.

В 1912 году Капица поступил в Петербургский политехнический институт. В то время физической лабораторией этого института заведовал Абрам Федорович Иоффе. Он обратил внимание на способного и трудолюбивого студента, привлек Капицу к работе в лаборатории.

Первая научная статья Капицы «Приготовление волластоновских нитей» была опубликована в 1916 году в «Журнале русского физического общества». В ней описан оригинальный метод изготовления тончайших кварцевых нитей для физических приборов.

По методу Капицы нити протягивались путем… стрельбы из лука. После обмакивания стрелы в расплавленный кварц натягивали тетиву. Увлекаемая стрелой кварцевая нить застывала на лету и падала на подостланное полотно.

Такое весьма своеобразное изготовление волла- стоновских нитей свидетельствовало о склонности молодого исследователя к оригинальным и удивительно простым решениям технических проблем. Эта особенность ученого ярко проявилась в его последующих работах.

В 1918 году, по окончании политехнического института, Капица остается в нем преподавателем и одновременно работает в одном из первых научно — исследовательских учреждений Советской России, известным ныне под названием ордена Ленина Физико — технический институт имени А. Ф. Иоффе.

Этот институт сыграл выдающуюся роль в развитии советской физики. Его основатель и первый директор Иоффе создал научную школу, воспитавшую многих видных ученых — физиков.

В 1921 году советское правительство по инициативе В. И. Ленина приняло решение направить за границу нескольких петроградских ученых. В числе первых «полпредов» советской науки был и Капица.

В мае 1921 года Капица приезжает в Англию и вскоре приступает к практическим занятиям в Кавендишской лаборатории в Кембридже.

В то время эта лаборатория, возглавляемая «отцом» ядерной физики Эрнестом Резерфордом, считалась одним из мировых научных центров. Ученые из многих стран стремились сюда попасть для приобретения опыта в казавшейся тогда фантастической области ядерной физики.

Каким образом Капица оказался в этом «храме науки»?

Вот что писал Петр Леонидович в июле 1922 года, вскоре после поступления в Кавендишскую лабораторию, своей матери Ольге Иеронимовне:

«Представь себе молодого человека, приезжающего во всемирно известную лабораторию, находящуюся при университете, самом аристократическом, консервативном в Англии, где обучаются королевские дети. И вот в этот университет принимается этот молодой человек, никому не известный, плохо говорящий по — английски и имеющий советский паспорт. Почему его приняли? Я до сих пор этого не знаю. Я как‑то спросил об этом Резерфорда. Он расхохотался и сказал: «Я сам был удивлен, когда согласился вас принять, но, во всяком случае, я очень рад, что сделал это…»

Знаменитый ученый не ошибся в своем выборе.

Каждый поступающий в Кавендишскую лабораторию должен был пройти физический практикум, рассчитанный на два года. Капица, ко всеобщему удивлению, сдал зачеты за две недели.

Резерфорд довольно скоро оценил достоинства своего русского ученика и стал поручать ему ответственные задания.

Разумеется, главным направлением работы лаборатории были атомные исследования.

Уже немало было известно о «невидимках» — обитателях этого удивительного микромира.

Но существует ли невидимка на самом деле? До поры до времени скептики говорили: «Да, все ваши расчеты правильны. Но мы привыкли доверять лишь собственным глазам. И мы поверим только после того, как вы покажете нам самого невидимку».

Напомним, что герой научно — фантастического романа Г. Уэллса «Человек — невидимка» был обнаружен по следам, которые он оставлял на влажной почве.

Мы не знаем, как все обстояло в действительности, но вполне возможно, что молодой английский физик Г. Вильсон, прочитав упомянутый роман, воскликнул: — И наш невидимка может оставлять «мокрые следы»!

В 1912 году Г. Вильсон сконструировал свою знаменитую камеру, которую его восторженные современники назвали «окном в атомный мир». Принцип действия камеры Вильсона заключается вкратце в следующем.

Заряженная частица (например, электрон), попадая в герметичную камеру, заполненную газом (гелием, азотом или аргоном) и насыщенным паром воды или этилового спирта, сталкиваясь с молекулами газа, ионизирует их, образуя таким образом вдоль своего пути цепочку ионов.

Если в этот момент резко понизить температуру внутри камеры путем расширения газа (для чего одна из стенок камеры делается подвижной), то пар становится перенасыщенным и происходит конденсация пара на ионах как центрах конденсации. При этом вокруг ионов образуются капельки тумана видимых размеров, которые можно наблюдать и фотографировать, обнаруживая тем самым следы частиц.

Но одно дело регистрировать путь движения микрочастиц, другое дело уметь управлять ими. И Капица приступает к решению следующей по своей сложности задачи. Ему предстояло измерить импульс альфа — частиц, выделяющихся при радиоактивном распаде. Для этого надо было значительно искривить траекторию альфа — частицы, поместив камеру Вильсона в сильное магнитное поле. Но техника тех дней не знала способов создания магнитных полей, достаточно мощных для такой цели.

Тогда исследователи получали сильные магнитные поля с помощью электромагнита, состоящего из катушки с проводом и железного сердечника.