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カピツァ・ペトル・レオニドヴィッチ。 科学者の伝記
ピョートル・レオニドヴィッチ・カピツァは、26 年 9 月 1894 日 (XNUMX 月 XNUMX 日)、クロンシュタットで軍事技術者、クロンシュタット要塞の建設者であるレオニード・ペトロヴィッチ・カピツァ将軍の家族として生まれました。 彼は教養のある知的な人物であり、ロシア軍の発展に重要な役割を果たした才能ある技術者でした。 母、オルガ・イエロニモヴナ、旧姓ステブニツカヤは教育を受けた女性でした。 彼女は文学、教育、社会活動に従事し、ロシア文化の歴史に足跡を残しました。 ピーターは最初に体育館でXNUMX年間勉強し、次にクロンシュタットの本物の学校で優等で卒業しました。 物理学と電気工学に対する彼の能力と情熱のおかげで、彼は学校の物理室に何の制限もなく入学することができました。 ここで彼は化学的および物理的実験を行い、機器を修理しました。 彼は特に、時計の分解と再組み立てを楽しんでいました。 彼の時計への関心は永遠に続きました。 すでに非常に立派な年齢で、彼は旧友の時計を修理した場合があります。 1912 年、カピツァはサンクトペテルブルク工科大学に入学しました。 1914 年 XNUMX 月、第一次世界大戦が勃発。 XNUMX 年生のピーター カピツァは、多くの生徒と同様に軍隊に動員されました。 しばらくの間、彼は衛生分遣隊の運転手としてポーランド戦線に勤務しました-彼はターポリンで覆われたトラックで負傷者を輸送しました。 1916 年、軍隊から動員解除された後、カピツァは研究所に戻りました。 ヨッフェは、彼が率いる物理学研究所での実験作業と、ロシアで最初の物理学セミナーのXNUMXつである彼のセミナーへの参加に彼を巻き込みました。 同年、Kapitsa の最初の論文が Journal of the Russian Physical and Chemical Society に掲載されました。 1918 年、非常に困難な状況下で、ヨッフェはペトログラードにロシアで最初の科学研究物理学研究所の XNUMX つを設立しました。 Kapitsa はこの研究所の最初の従業員の XNUMX 人であり、ソビエトの実験的、理論的、技術的物理学の発展において非常に重要な役割を果たしました。 同じ年に工科大学を卒業した後、ピーターは物理学と力学の教師としてそこに残されました。 革命後の困難な状況の中で、イオッフェは全力を尽くしてセミナーと彼の生徒たち、つまりカピツァを含む若い物理学者を救おうとしました。 セミナーの参加者のほぼ全員が実験者であり、非常に困難な状況にありました。必要な材料、ツール、デバイス、さらには単純なワイヤーが不足しているため、実験装置を組み立てるのが最も困難で煩雑な作業であることが判明しました。 . それにもかかわらず、実験は設定されており、非常に複雑でした。 1920 年、Kapitsa と N. N. Semenov は、原子ビームと不均一な磁場との相互作用を使用して、原子の磁気モーメントを決定する方法を開発しました。 ヨッフェはカピツァが外国に行くべきだと主張したが、革命政府は、当時最も影響力のあるロシア人作家であるマキシム・ゴーリキーが介入するまで、これを許可しなかった. 最後に、カピツァはイギリスに向けて出発することを許可されました。 彼は落ち込んだ状態で去りました：その直前に、ピーターは大きな悲しみを経験しました：流行の間に、彼の若い妻、ナデジダ・チェルノスビトワは亡くなりました（彼らは1916年に結婚しました）とXNUMX人の小さな子供たち。 1921 年 XNUMX 月、カピツァはイギリスに到着しました。 カピツァは最終的にラザフォードの研究室にたどり着きました。 後に、ピーター・レオニドビッチはラザフォードについて次のように述べています。 講義に出席すると同時に、カピツァは物理実習に合格しなければなりませんでした。これは、キャベンディッシュ研究所で働き始めるすべての人に義務付けられています。 ジェームズ・チャドウィック率いる。 実習は XNUMX 年間の予定でしたが、驚いたことに、Kapitsa は XNUMX 週間以内にすべてのテストに合格し、ラザフォード自身を含む研究室のスタッフの間ですぐに有名になりました。 この名声は、ケンブリッジに到着して間もなくカピツァが主催した「カピツァクラブ」と呼ばれるセミナーによっても促進されました。このセミナーでは、学生や若い教師が興味深い科学的問題に精通し、独自の研究結果について話し合い、時には話し合いを行いました。物理学から非常に遠いことを含む、多種多様な問題について。 ラザフォードに代わって、カピツァはアルファ粒子の研究を開始しました。 これらはラザフォードの「お気に入り」の粒子であり、彼の学生のほとんどすべてが研究に従事していました。 Kapitsa は、アルファ粒子の運動量を決定する必要がありました。 アルファ粒子の運動量を測定する実験を成功させるために、Kapitsa は強力な磁場を必要としていました。 超強力な磁場の作成に関する研究は、徐々に独立した性格を帯び始め、後にカピツァはアルファ粒子の運動量の測定から離れて、固体物理学に関する他の研究に取り掛かりました。 したがって、彼は核物理学から離れました。 しかし、彼が 1922 年にケンブリッジで擁護した博士論文の主題は、「物質を通過するアルファ粒子の通過と磁場を生成する方法」でした。 カピツァの科学的権威は急速に成長しました。 彼は首尾よくアカデミック階層のステップを上げました。 1923年、彼は科学博士になり、権威あるマクスウェル フェローシップを受賞しました。 1924 年にキャベンディッシュ磁気研究所の副所長に任命され、1925 年にはトリニティ カレッジのフェローになりました。 1928 年、ソ連科学アカデミーはカピツァに物理学および数理科学の博士号を授与し、1929 年に彼を対応するメンバーに選出しました。 翌年、カピツァはロンドン王立協会の研究教授になりました。 ラザフォードの主張で、王立学会はカピツァのために特別に新しい研究所を建設しています。 カピツァがアルファ粒子の磁気モーメントを決定する計画を実行し始めたとき、実験者はコイルと鉄心からなる電磁石を使用して強い磁場を生成しました。 緊張は50エルステッドでした。 鉄の磁気飽和現象のため、この数値を超えることはできませんでした。 飽和限界に達した後、電磁石を流れる電流の強さがいくら増加しても、電界強度は増加しませんでした。 ラザフォードの前にいるカピツァは、実験研究の方法に技術革命を起こしました。 まさに研究の原理であるカピツァの強力な設置は、ラザフォードと彼の同僚だけでなく、ケンブリッジを訪れた他の科学者にも強い印象を与えました。 カピツァの軽い手で、複雑な設備と改良された器具と装置がキャベンディッシュ研究所にますます頻繁に現れ始めました。 1934 年、カピツァは新しい研究所の初代所長になりました。 しかし、彼はそこで XNUMX 年間だけ働く運命にありました。 磁気抵抗などの物質の特性に対する強磁場の影響に関連する温度効果を測定するための独自の装置の作成により、カピツァは低温物理学の問題を研究するようになりました。 このような温度を実現するためには、大量の液化ガスが必要でした。 根本的に新しい冷凍機と設備を開発したカピツァは、物理学者およびエンジニアとしての彼の卓越した才能をすべて活用しました。 この分野での彼の創造性の頂点は、1934年に、約4,3ケルビンの温度で沸騰または液化するヘリウムの液化のための非常に生産的な設備の作成でした。 1925年、パリでアカデミアのアレクセイ・ニコラエヴィッチ・クリロフがカピツァを娘のアンナに紹介し、娘のアンナはフランスの首都で母親と一緒に暮らしました。 1927年、アンナ・アレクセーヴナはカピツァの妻になりました。 結婚後、Kapitsa は Huntington Road に小さな土地を購入し、計画通りに家を建てました。 ここで息子のセルゲイとアンドレイが生まれました。 二人とも後に科学者になりました。 ケンブリッジにいる間、Kapitsa はオートバイに乗ったり、パイプを吸ったり、ツイードのスーツを着たりすることを楽しんでいました。 彼は生涯を通じて英語の習慣を維持した。 モスクワでは、物理問題研究所の隣に英国式のコテージが彼のために建てられました。 彼はイギリスから服とタバコを注文しました。 カピツァとソビエト政府との関係は、常にやや不可解で不可解なものでした。 イギリスでの XNUMX 年間、カピツァは XNUMX 番目の妻と一緒に何度かソ連に戻り、講義をしたり、母親を訪ねたり、ロシアのリゾート地で休暇を過ごしたりしました。 ソ連当局者は、彼にソ連に永久に留まるよう繰り返し求めた。 ピョートル・レオニドヴィッチはそのような提案に興味を持っていましたが、特定の条件、特に西側への旅行の自由を提案したため、問題は延期されました。 1934年の夏の終わりに、カピツァと彼の妻は再びソビエト連邦に来ましたが、夫婦がイギリスに戻る準備をしたとき、彼らの出国ビザが取り消されたことが判明しました。 モスクワで役人たちとの激しい、しかし無駄な小競り合いの後、カピツァは故郷にとどまることを余儀なくされ、妻は子供たちのためにイギリスに戻ることを許されました。 しばらくして、アンナ・アレクセーヴナはモスクワで夫に加わり、子供たちは彼女に続きました。 ラザフォードとカピツァの他の友人たちは、彼がイギリスで働き続けるために去ることを許可するようソビエト政府に訴えたが、無駄だった. 1935年、カピツァはソ連科学アカデミーの新しく設立された物理問題研究所の所長になるよう提案されたが、彼の同意を与える前に、カピツァはオファーされたポストをほぼXNUMX年間拒否した. ラザフォードは、彼の優れた協力者を失ったことに辞任し、ソビエト当局がカピツァの実験室の設備を購入し、それを海上でソ連に送ることを許可しました。 交渉、機器の輸送、物理問題研究所への設置には数年かかりました。 カピツァ家は、研究所の領土にあるいくつかの部屋の邸宅に定住しました。 廊下から二階の部屋へと続く階段。 XNUMX 階の広いリビング ルームには、ホフロマのおもちゃのコレクションが入ったガラスのキャビネットがありました。 将来の科学者セルゲイとアンドレイであるカピツァの子供たちは、当時学童でした。 キャベンディッシュ研究所からモスクワに届けられた設備について、カピツァは超強力な磁場の分野で研究を続けました。 しばらくモスクワに到着した彼のケンブリッジの従業員 - メカニックのピアソンと実験助手のラウアーマン - が実験に参加しました。 この作業には数年かかりました。 カピツァはそれらを非常に重要だと考えました。 1943年、ソ連科学アカデミー幹部会の会議で、ピョートル・レオニドヴィッチは、彼の意見では、物理学にはXNUMXつの主要な研究分野があると述べました：低温の分野、原子核の分野、そして最後に、固体の分野です。 「私たちの研究所は、絶対零度に近い低温で発生する現象の研究に取り組んでいます。近年、この分野は物理学で最も急速に発展している分野のXNUMXつであり、多くの新しい基本的な発見が可能であることに注意してください。その中で期待されます。 1938 年、Kapitsa は空気を非常に効率的に液化する小さなタービンを改良しました。 彼は、液体ヘリウムが 2,17 K 未満の温度に冷却されると、液体ヘリウムの粘度が異常に低下し、ヘリウム 2 と呼ばれる形に変化することを検出できました。 粘度が失われると、まるで重力の作用を「感じない」かのように、最小の穴を自由に流れ、容器の壁を登ることさえできます。 粘性がないことには、熱伝導率の増加も伴います。 Kapitsa は、彼が発見した新しい現象を超流動と呼んだ。 キャベンディッシュ研究所でのカピツァの元同僚の 1938 人、J. F. アレンと A. D. マイズナーも同様の研究を行いました。 英国の雑誌ネイチャーの同じ号で結果を報告する 1942 つの公開された記事はすべて。 Kapitsa の XNUMX 年の論文と XNUMX 年に発表された他の XNUMX つの論文は、低温物理学に関する彼の最も重要な論文の XNUMX つです。 異常に高い権威を持っていたピョートル・レオニドヴィッチは、1938代後半にスターリンによって行われた粛清の間でさえ彼の見解を大胆に擁護しました。 身体問題研究所の従業員であるレフ・ランダウがXNUMX年にナチス・ドイツをスパイした容疑で逮捕されたとき、カピツァは彼の釈放を確保しました。 これを行うために、彼はクレムリンに行き、拒否された場合に研究所の所長のポストを辞任すると脅迫しなければなりませんでした。 カピツァは政府代表への報告の中で、彼が間違っていると考えた決定を公然と批判した。 戦争の勃発後、身体問題研究所はカザンに避難しました。 その場所に到着すると、彼はカザン大学の敷地内に配置されました。 困難な時期に、カピツァは、産業で必要とされる液体酸素の大規模生産のために世界で最も強力なタービンプラントを作成しました。 1945年、ソビエト連邦で強化された核兵器の作成に取り組んでいます。 カピツァは研究所の所長から解任され、1955年間自宅軟禁された。 彼は他の研究機関の同僚とコミュニケーションをとる機会を奪われました。 彼のダーチャで、ピョートル・レオニドヴィッチは小さな実験室を備え、研究を続けました。 スターリンの死からXNUMX年後のXNUMX年に、彼は身体問題研究所の所長として復帰し、彼の人生が終わるまでこの地位に留まりました。 カピツァの戦後の科学的研究は、液体の薄層の流体力学や球電の性質など、物理学のさまざまな分野をカバーしていますが、彼の主な関心はマイクロ波発生器とプラズマのさまざまな特性の研究に集中しています。 科学者は、マイクロ波発生器の作成にXNUMX年代に取り組んでおり、高強度のマイクロ波がヘリウムにはっきりと観察できる発光放電を生成することを発見しました。 ヘリウム放電の中心の温度を測定することにより、彼は、放電境界から数ミリメートルの距離で、温度が約XNUMX万ケルビン変化することを発見しました。 この発見は、連続プラズマ加熱を備えた核融合炉の設計の基礎を形成した。 実験物理学での成果に加えて、カピツァは優れた管理者および教育者であることを証明しました。 彼のリーダーシップの下で、物理問題研究所はソ連科学アカデミーの最も生産的で権威のある研究所のXNUMXつになり、国の主要な物理学者の多くを魅了しました。 カピツァは、ノボシビルスク近郊の研究センターであるアカデムゴロドクと、新しいタイプの高等教育機関であるモスクワ物理技術研究所の創設に参加しました。 カピツァによって建設されたガス液化プラントは、産業界で幅広い用途がありました。 液体空気から抽出された酸素を酸素ブラストに使用することで、ソビエトの鉄鋼業界に革命をもたらしました。 1965年、1969年以上ぶりに、カピツァはソビエト連邦を離れてデンマークに向かい、ニールスボーア国際金メダルを受け取る許可を得ました。 そこで彼は科学研究所を訪れ、高エネルギー物理学についての講義を行いました。 XNUMX年、科学者と彼の妻は初めて米国に旅行しました。 カピツァは、彼をコミュニケーションにおいて非常に興味深いものにする資質を持っていました。 彼の学識、文学と芸術の深い知識は驚くべきものでした。 彼は仕事で非常に忙しいとき、すべてのために十分な時間を持っていました。 Kapitsa自身は、効率のない才能は原則として素晴らしい結果をもたらさないと言いました。 ピョートル・レオニドヴィッチは、生き生きとしたユーモアのセンスが特徴で、他の人よりも高く評価していました。 あるイギリスの会社がカピツァに新しい電気モーターの問題を解決するように依頼したとき、未知の理由で動作を拒否したという有名な逸話があります。 カピツァはエンジンを注意深く調べ、数回オンとオフを切り替えた後、ハンマーを求めました。 考えて、彼はハンマーでエンジンを叩きました、そして-見よ！ - モーターが作動しています。 この会社は、この相談のために Kapitsa に前もって 1 ポンドを支払いました。 会社の代表者は、問題が数分で解決したのを見て、Kapitsa に受け取った金額を書面で報告するように依頼しました。 Kapitsa は、エンジンのハンマーによる打撃を 999 ポンドと見積もったと書き、残りの XNUMX ポンドは、どこを打つかを正確に知っていたので、彼に支払われました。 17 年 1978 月 XNUMX 日、スウェーデン科学アカデミーはストックホルムから Petr Leonidovich Kapitsa に電報を送り、低温物理学の分野における基礎研究に対してノーベル物理学賞を授与しました。 絶対零度に近い極低温から、原子核の合成に必要な極高温まで、アカデミックなペトル・レオニドヴィッチ・カピツァのたゆまぬ長期にわたる研究の範囲は膨大です。 彼は 8 年 1984 月 XNUMX 日に亡くなりました。 著者: サミン D.K.
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