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BIOGRAFIEN GROSSER WISSENSCHAFTLER
Kapitsa Petr Leonidowitsch. Biographie des Wissenschaftlers
Verzeichnis / Biografien großer Wissenschaftler
Pjotr Leonidowitsch Kapitsa wurde am 26. Juni (9. Juli) 1894 in Kronstadt in der Familie des Militäringenieurs General Leonid Petrowitsch Kapitsa, Erbauer der Kronstädter Befestigungsanlagen, geboren. Er war ein gebildeter, intelligenter Mann, ein begabter Ingenieur, der eine wichtige Rolle bei der Entwicklung der russischen Streitkräfte spielte. Mutter, Olga Ieronimovna, geborene Stebnitskaya, war eine gebildete Frau. Sie engagierte sich in literarischen, pädagogischen und sozialen Aktivitäten und hinterließ Spuren in der Geschichte der russischen Kultur. Peter studierte zunächst ein Jahr am Gymnasium und dann an der Kronstädter Realschule, die er mit Auszeichnung abschloss. Dank seiner Fähigkeiten und Leidenschaft für Physik und Elektrotechnik wurde er uneingeschränkt in den Physiksaal der Schule aufgenommen. Hier baute er chemische und physikalische Experimente auf, reparierte Instrumente. Besonders gerne zerlegte er Uhren und baute sie wieder zusammen. Sein Interesse an Uhren blieb für immer. Es gibt einen Fall, in dem er bereits in einem sehr respektablen Alter die Uhr seines alten Freundes reparierte. 1912 trat Kapitsa in das St. Petersburger Polytechnische Institut ein. Im August 1914 brach der Erste Weltkrieg aus. Der Student im dritten Jahr, Peter Kapitsa, wurde wie viele Studenten in die Armee mobilisiert. Einige Zeit diente er an der polnischen Front als Chauffeur einer Sanitätsabteilung - er transportierte die Verwundeten auf einem mit Planen bedeckten Lastwagen. 1916, nach der Demobilisierung aus der Armee, kehrte Kapitsa zum Institut zurück. Ioffe beteiligte ihn an experimentellen Arbeiten in dem von ihm geleiteten Physiklabor sowie an der Teilnahme an seinem Seminar - offenbar eines der ersten Physikseminare in Russland. Im selben Jahr erschien Kapitsas erster Artikel im Journal of the Russian Physical and Chemical Society. 1918 gründete Ioffe unter unglaublich schwierigen Bedingungen in Petrograd eines der ersten wissenschaftlichen Forschungsinstitute für Physik in Russland. Kapitsa war einer der ersten Mitarbeiter dieses Instituts, das eine sehr wichtige Rolle in der Entwicklung der sowjetischen experimentellen, theoretischen und technischen Physik spielte. Nach seinem Abschluss am Polytechnischen Institut im selben Jahr blieb Peter dort als Lehrer der Fakultät für Physik und Mechanik. In der schwierigen postrevolutionären Situation versuchte Ioffe mit aller Kraft, das Seminar und seine Studenten - junge Physiker, unter denen sich auch Kapitsa befand - zu retten. Fast alle Teilnehmer des Seminars waren Experimentatoren und befanden sich in einer sehr schwierigen Situation: Aufgrund des Mangels an notwendigen Materialien, Werkzeugen, Geräten, sogar einem einfachen Draht, stellte sich der Aufbau des Versuchsaufbaus als der schwierigste und bürokratischste heraus . Und trotzdem waren die Experimente eingestellt und ziemlich komplex. 1920 entwickelten Kapitsa und N. N. Semenov eine Methode zur Bestimmung des magnetischen Moments eines Atoms, wobei sie die Wechselwirkung eines Atomstrahls mit einem inhomogenen Magnetfeld nutzten. Ioffe bestand darauf, dass Kapitsa ins Ausland gehen sollte, aber die revolutionäre Regierung gab die Erlaubnis dazu nicht, bis Maxim Gorki, der einflussreichste russische Schriftsteller dieser Zeit, intervenierte. Schließlich durfte Kapitsa nach England ausreisen. Er ging in einem depressiven Zustand: Kurz zuvor erlebte Peter große Trauer: Während der Epidemie starben seine junge Frau Nadezhda Chernosvitova (sie heirateten 1916) und ihre beiden kleinen Kinder. Im Mai 1921 kam Kapitsa in England an. Kapitsa landete in Rutherfords Labor. Später wird Peter Leonidovich über Rutherford sagen: "Ich verdanke ihm und seiner freundlichen Einstellung mir gegenüber viel." Gleichzeitig mit dem Besuch der Vorlesungen musste Kapitsa ein Physikpraktikum absolvieren, das für alle, die am Cavendish Laboratory anfangen, obligatorisch ist. Angeführt von James Chadwick. Das Praktikum war auf zwei Jahre angelegt, aber Kapitsa bestand zu jedermanns Überraschung alle Tests innerhalb von zwei Wochen und wurde unter den Labormitarbeitern, einschließlich Rutherford selbst, sofort berühmt. Dieser Ruhm wurde auch durch ein von Kapitsa kurz nach seiner Ankunft in Cambridge organisiertes Seminar namens "Kapitza Club" gefördert, bei dem Studenten und junge Lehrer interessante wissenschaftliche Probleme kennenlernten, die Ergebnisse ihrer eigenen Forschung diskutierten und manchmal Diskussionen führten zu einer Vielzahl von Themen, auch weit entfernt von der Physik. Im Auftrag von Rutherford begann Kapitsa mit der Untersuchung von Alphateilchen. Dies waren Rutherfords „Lieblingsteilchen“, und fast alle seine Schüler beschäftigten sich mit ihrem Studium. Kapitsa musste den Impuls des Alpha-Teilchens bestimmen. Um Experimente zur Impulsmessung eines Alpha-Teilchens erfolgreich durchführen zu können, benötigte Kapitsa ein starkes Magnetfeld. Die Arbeiten zur Erzeugung superstarker Magnetfelder nahmen allmählich einen eigenständigen Charakter an und führten Kapitsa später von der Messung des Impulses eines Alpha-Teilchens zu anderen Arbeiten zur Festkörperphysik. Damit entfernte er sich von der Kernphysik. Das Thema seiner Doktorarbeit, die er 1922 in Cambridge verteidigte, war jedoch "Der Durchgang von Alphateilchen durch Materie und Methoden zur Erzeugung von Magnetfeldern". Die wissenschaftliche Autorität von Kapitsa wuchs schnell. Er stieg erfolgreich die Stufen der akademischen Hierarchie auf. 1923 wurde er Doktor der Naturwissenschaften und erhielt das renommierte Maxwell Fellowship. 1924 wurde er stellvertretender Direktor des Cavendish Laboratory for Magnetic Research und 1925 Fellow des Trinity College. 1928 verlieh die Akademie der Wissenschaften der UdSSR Kapitsa den Grad eines Doktors der physikalischen und mathematischen Wissenschaften und wählte ihn 1929 zu ihrem korrespondierenden Mitglied. Im folgenden Jahr wurde Kapitsa Forschungsprofessor an der Royal Society of London. Auf Drängen von Rutherford baut die Royal Society ein neues Labor speziell für Kapitsa. Als Kapitsa begann, seine Pläne zur Bestimmung des magnetischen Moments eines Alpha-Teilchens umzusetzen, erzeugten die Experimentatoren mit einem Elektromagneten, der aus einer Spule und einem Eisenkern bestand, starke Magnetfelder. Die Spannung betrug 50 Oersted. Aufgrund des Phänomens der magnetischen Sättigung von Eisen war es unmöglich, diese Zahl zu überschreiten. Nachdem die Sättigungsgrenze erreicht war, nahm die Feldstärke nicht zu, egal wie stark die Stärke des durch den Elektromagneten geleiteten Stroms erhöht wurde. Kapitsa machte vor Rutherford eine technische Revolution in den Methoden der experimentellen Forschung. Die mächtige Installation von Kapitsa, das eigentliche Forschungsprinzip, hinterließ nicht nur einen starken Eindruck auf Rutherford und seine Kollegen, sondern auch auf andere Wissenschaftler, die Cambridge besuchten. Mit der leichten Hand von Kapitsa tauchten im Cavendish Laboratory immer häufiger komplexe Installationen und verbesserte Instrumente und Apparate auf. 1934 wurde Kapitsa der erste Direktor des neuen Labors. Aber er war dazu bestimmt, dort nur ein Jahr zu arbeiten. Die Schaffung einzigartiger Geräte zur Messung von Temperatureffekten im Zusammenhang mit dem Einfluss starker Magnetfelder auf die Eigenschaften von Materie, wie z. B. den magnetischen Widerstand, veranlasste Kapitsa, die Probleme der Tieftemperaturphysik zu untersuchen. Um solche Temperaturen zu erreichen, war eine große Menge verflüssigter Gase erforderlich. Bei der Entwicklung grundlegend neuer Kältemaschinen und -anlagen setzte Kapitsa sein ganzes bemerkenswertes Talent als Physiker und Ingenieur ein. Der Höhepunkt seines Schaffens auf diesem Gebiet war 1934 die Schaffung einer ungewöhnlich produktiven Anlage zur Verflüssigung von Helium, das bei einer Temperatur von etwa 4,3 Kelvin siedet oder sich verflüssigt. 1925 stellte der Akademiker Alexei Nikolaevich Krylov Kapitsa in Paris seiner Tochter Anna vor, die damals mit ihrer Mutter in der Hauptstadt Frankreichs lebte. 1927 wurde Anna Alekseevna die Frau von Kapitsa. Nach seiner Heirat kaufte Kapitsa ein kleines Grundstück an der Huntington Road, wo er nach seinem Plan ein Haus baute. Hier wurden seine Söhne Sergey und Andrey geboren. Beide wurden später Wissenschaftler. In Cambridge fuhr Kapitsa gerne Motorrad, rauchte Pfeife und trug Tweedanzüge. Er behielt seine englischen Gewohnheiten für den Rest seines Lebens bei. In Moskau wurde neben dem Institut für physikalische Probleme ein Häuschen im englischen Stil für ihn gebaut. Er bestellte Kleidung und Tabak aus England. Die Beziehungen zwischen Kapitsa und der Sowjetregierung waren schon immer etwas mysteriös und unverständlich. Während seiner dreizehn Jahre in England kehrte Kapitsa mit seiner zweiten Frau mehrmals in die Sowjetunion zurück, um Vorträge zu halten, seine Mutter zu besuchen und Ferien in einem russischen Ferienort zu verbringen. Sowjetische Beamte forderten ihn wiederholt auf, dauerhaft in der UdSSR zu bleiben. Pjotr Leonidovich war an solchen Vorschlägen interessiert, stellte jedoch bestimmte Bedingungen, insbesondere die Reisefreiheit in den Westen, die die Lösung des Problems verzögerten. Ende des Sommers 1934 kamen Kapitsa und seine Frau erneut in die Sowjetunion, aber als sich das Paar auf die Rückkehr nach England vorbereitete, stellte sich heraus, dass ihre Ausreisevisa annulliert worden waren. Nach einem wütenden, aber nutzlosen Gefecht mit Beamten in Moskau musste Kapitsa in seiner Heimat bleiben, während seine Frau zu ihren Kindern nach England zurückkehren durfte. Etwas später schloss sich Anna Alekseevna ihrem Ehemann in Moskau an, und die Kinder folgten ihr. Rutherford und andere Freunde von Kapitsa appellierten an die Sowjetregierung mit der Bitte, ihm zu erlauben, weiter nach England zu arbeiten, aber vergebens. 1935 wurde Kapitsa angeboten, Direktor des neu geschaffenen Instituts für physikalische Probleme der Akademie der Wissenschaften der UdSSR zu werden, aber bevor er zustimmte, lehnte Kapitsa die vorgeschlagene Stelle fast ein Jahr lang ab. Rutherford, der sich mit dem Verlust seines herausragenden Mitarbeiters abgefunden hatte, erlaubte den sowjetischen Behörden, die Ausrüstung von Kapitsas Labor zu kaufen und sie auf dem Seeweg in die UdSSR zu schicken. Verhandlungen, Transport der Geräte und deren Installation am Institut für Physikalische Probleme dauerten mehrere Jahre. Die Familie Kapitsa ließ sich direkt dort auf dem Territorium des Instituts in einem Herrenhaus mit mehreren Räumen nieder. Treppen führten von der Halle zu den Räumen im Obergeschoss. Im Erdgeschoss, in einem großen Wohnzimmer, gab es Vitrinen mit einer Sammlung von Chochloma-Spielzeugen. Die Kinder von Kapitsa, die zukünftigen Wissenschaftler Sergei und Andrei, waren damals Schulkinder. Auf der vom Cavendish Laboratory nach Moskau gelieferten Installation setzte Kapitsa die Forschung auf dem Gebiet der superstarken Magnetfelder fort. An den Experimenten nahmen seine Mitarbeiter aus Cambridge teil, die für eine Weile nach Moskau kamen - der Mechaniker Pearson und der Laborant Lauerman. Diese Arbeit dauerte mehrere Jahre. Kapitsa hielt sie für sehr wichtig. 1943 sagte Petr Leonidovich auf einer Sitzung des Präsidiums der Akademie der Wissenschaften der UdSSR, dass es seiner Meinung nach drei Hauptforschungsbereiche in der Physik gibt: auf dem Gebiet der niedrigen Temperaturen, auf dem Gebiet des Kerns , und schließlich im Bereich der Feststoffe. "Unser Institut", sagte Kapitsa, "arbeitet an der Untersuchung von Phänomenen, die bei niedrigen Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt auftreten. Ich stelle fest, dass diese Richtung in den letzten Jahren eine der sich am schnellsten entwickelnden in der Physik war und viele neue und grundlegende Entdeckungen machen kann darin zu erwarten sein.“ . 1938 verbesserte Kapitsa eine kleine Turbine, die Luft sehr effizient verflüssigte. Er konnte eine außergewöhnliche Abnahme der Viskosität von flüssigem Helium beim Abkühlen auf eine Temperatur unter 2,17 K feststellen, bei der es sich in eine Form namens Helium-2 umwandelt. Der Viskositätsverlust ermöglicht es ihm, frei durch die kleinsten Löcher zu fließen und sogar die Wände des Behälters zu erklimmen, als ob er die Wirkung der Schwerkraft "nicht spüren" würde. Das Fehlen von Viskosität geht auch mit einer Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit einher. Kapitsa nannte das neue Phänomen, das er entdeckte, Superfluidität. Zwei ehemalige Kollegen von Kapitsa am Cavendish Laboratory, J. F. Allen und A. D. Mizener, führten ähnliche Studien durch. Alle drei veröffentlichten Artikel berichten über ihre Ergebnisse in derselben Ausgabe des britischen Magazins Nature. Kapitsas Aufsatz von 1938 und zwei weitere Aufsätze, die 1942 veröffentlicht wurden, gehören zu seinen wichtigsten Aufsätzen zur Tieftemperaturphysik. Pjotr Leonidowitsch, der eine ungewöhnlich hohe Autorität besaß, verteidigte seine Ansichten selbst während der von Stalin Ende der dreißiger Jahre durchgeführten Säuberungen kühn. Als Lev Landau, ein Angestellter des Instituts für Körperliche Probleme, 1938 unter dem Vorwurf der Spionage für Nazideutschland festgenommen wurde, erwirkte Kapitsa seine Freilassung. Dazu musste er zum Kreml gehen und im Falle einer Ablehnung mit dem Rücktritt vom Posten des Institutsdirektors drohen. In seinen Berichten an Regierungsvertreter kritisierte Kapitsa offen jene Entscheidungen, die er für falsch hielt. Nach Ausbruch des Krieges wurde das Institut für Physikalische Probleme nach Kasan evakuiert. Bei seiner Ankunft am Ort wurde er in den Räumlichkeiten der Kasaner Universität untergebracht. Kapitsa hat in schwierigen Zeiten die weltweit leistungsstärkste Turbinenanlage zur großtechnischen Produktion des von der Industrie benötigten flüssigen Sauerstoffs geschaffen. 1945 wurden in der Sowjetunion die Arbeiten zur Schaffung von Atomwaffen intensiviert. Kapitsa wurde vom Posten des Direktors des Instituts entfernt und stand acht Jahre lang unter Hausarrest. Ihm wurde die Möglichkeit genommen, mit seinen Kollegen aus anderen Forschungsinstituten zu kommunizieren. In seiner Datscha rüstete Pjotr Leonidovich ein kleines Labor aus und forschte weiter. Zwei Jahre nach Stalins Tod, 1955, wurde er als Direktor des Instituts für physikalische Probleme wieder eingesetzt und blieb in dieser Position bis zu seinem Lebensende. Kapitsas wissenschaftliche Arbeit der Nachkriegszeit umfasst eine Vielzahl von Bereichen der Physik, einschließlich der Hydrodynamik dünner Flüssigkeitsschichten und der Natur von Kugelblitzen, aber sein Hauptinteresse gilt Mikrowellengeneratoren und der Untersuchung verschiedener Eigenschaften von Plasma. Der Wissenschaftler arbeitete in den fünfziger Jahren an der Entwicklung eines Mikrowellengenerators und entdeckte, dass hochintensive Mikrowellen in Helium eine deutlich beobachtbare Lichtentladung erzeugen. Durch Temperaturmessungen im Zentrum der Heliumentladung fand er heraus, dass sich die Temperatur in einem Abstand von wenigen Millimetern von der Entladungsgrenze um etwa zwei Millionen Grad Kelvin ändert. Diese Entdeckung bildete die Grundlage für die Konstruktion eines Fusionsreaktors mit kontinuierlicher Plasmaheizung. Neben seinen Leistungen in der Experimentalphysik erwies sich Kapitsa als brillanter Verwalter und Pädagoge. Unter seiner Leitung wurde das Institut für physikalische Probleme zu einem der produktivsten und angesehensten Institute der Akademie der Wissenschaften der UdSSR und zog viele der führenden Physiker des Landes an. Kapitsa beteiligte sich an der Gründung eines Forschungszentrums in der Nähe von Nowosibirsk - Akademgorodok - und einer neuen Art von Hochschuleinrichtung - dem Moskauer Institut für Physik und Technologie. Die von Kapitsa gebauten Gasverflüssigungsanlagen fanden breite Anwendung in der Industrie. Die Verwendung von aus flüssiger Luft gewonnenem Sauerstoff zum Sauerstoffstrahlen revolutionierte die sowjetische Stahlindustrie. 1965 erhielt Kapitsa zum ersten Mal nach mehr als dreißig Jahren die Erlaubnis, die Sowjetunion nach Dänemark zu verlassen, um die Internationale Goldmedaille von Niels Bohr zu erhalten. Dort besuchte er wissenschaftliche Labors und hielt einen Vortrag über Hochenergiephysik. 1969 unternahmen der Wissenschaftler und seine Frau ihre erste Reise in die Vereinigten Staaten. Kapitsa besaß Eigenschaften, die ihn in der Kommunikation ungewöhnlich interessant machten. Seine Gelehrsamkeit, sein tiefes Wissen über Literatur und Kunst waren erstaunlich. Er hatte viel Zeit für alles, wenn er mit der Arbeit sehr beschäftigt war. Kapitsa selbst sagte, dass Talent ohne Effizienz in der Regel keine großartigen Ergebnisse liefert. Pjotr Leonidovich zeichnete sich durch einen lebhaften Sinn für Humor aus und schätzte ihn bei anderen sehr. Es gibt eine bekannte Anekdote darüber, wie eine englische Firma Kapitsa bat, Probleme in einem neuen Elektromotor zu beheben, der aus unbekannten Gründen nicht funktionierte. Kapitsa untersuchte den Motor sorgfältig, schaltete ihn mehrmals ein und aus und bat dann um einen Hammer. Nachdenklich schlug er mit einem Hammer auf den Motor, und - siehe da! - der Motor läuft. Für diese Beratung zahlte die Firma Kapitsa tausend Pfund im Voraus. Der Vertreter des Unternehmens, der sah, dass die Angelegenheit in wenigen Minuten gelöst war, bat Kapitsa, sich schriftlich über den erhaltenen Betrag zu melden. Kapitsa schrieb, dass er einen Schlag mit einem Hammer auf den Motor auf 1 Pfund schätzte, und die restlichen 999 Pfund wurden ihm gezahlt, weil er genau wusste, wo er schlagen musste. Am 17. Oktober 1978 sandte die Schwedische Akademie der Wissenschaften ein Telegramm aus Stockholm an Petr Leonidovich Kapitsa mit der Bitte, ihm den Nobelpreis für Physik für Grundlagenforschung auf dem Gebiet der Tieftemperaturphysik zu verleihen. Von extrem tiefen Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt bis hin zu extrem hohen Temperaturen, die für die Synthese von Atomkernen notwendig sind – das ist die riesige Bandbreite der unermüdlichen Langzeitarbeit von Akademiker Petr Leonidovich Kapitsa. Er starb am 8. April 1984. Autor: Samin D. K.
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