Нобелевские лауреаты в области физики

водородного ожижителя». Первая установка Капицы давала 7 л жидкого водорода

в час; пусковое время—20 мин. Это было очень хорошо. Но в связи с тем, что

водород взрывоопасен, Петр Леонидович решил отказаться от него и предложил

новый метод получения жидкого гелия: гелий будет охлаждаться за счет

совершения им работы в адиабатном процессе (тепло к системе не подводится,

а работу она совершает за счет убыли своей внутренней энергии и,

следовательно, охлаждается). Сначала Капица предполагал применить для этой

цели турбину. Но турбина выгодна тогда, когда через нее проходит

значительная масса газа. Оказалось, что производительность ее, если учесть

размеры существующих турбин, должна быть несколько тысяч литров жидкого

гелия в час. Чтобы получить 1—2 л в час, как это было необходимо для

лабораторного эксперимента, турбина должна была иметь 1—2 см в диаметре.

Поэтому было решено использовать поршневую машину. Но здесь встала

очень трудная задача—найти материал для смазки работающей при столь низких

температурах (до 10 К, или —263°С) машины. Эта задача была решена гениально

просто: смазкой будет служить сам газообразный гелий, так как между поршнем

и стенкой цилиндра был оставлен зазор 0,035 мм. Но чтобы через этот зазор

не могло уходить много гелия, когда цилиндр будет им наполнен при высоком

давлении, необходимо процесс расширения производить очень быстро. Расчеты

показали, что такую скорость осуществить можно. Другая трудность состояла в

подборе материала: ведь при температуре жидкого гелия все материалы

становятся хрупкими. Поиски нужного материала вскоре увенчались успехом:

аустенитовая сталь сохраняет свою пластичность даже при самых низких

температурах. В 1934 г. в Кембридже П. Капица создает свой первый ожижитель

гелия — поршневой детандер—производительностью 1,7 л жидкого гелия в час.

Завершающие работы по созданию этой установки проходили уже в новой

лаборатории—лаборатории им. Людвига Монда, построенной по инициативе

Лондонского Королевского общества специально для работ в области сильных

магнитных полей и низких температур. Лаборатория торжественно была открыта

в 1933 г., а Петр Леонидович Капица—помощник Резерфорда с 1924 г. по

магнитным исследованиям, стал ее директором.

В конце лета 1934 г. П. Л. Капице было поручено возглавить

строительство нового института—ведущего научно-исследовательского центра

нашей страны, организуемого по постановлению Советского правительства.

Строительство его началось в начале 1935 г. и завершилось в 1937 г. «Мне

кажется, что эта цель достигнута, — писал Петр Леонидович, — и институт

можно считать не только одним из самых передовых у нас в Союзе, но и в

Европе». Институт по инициативе Капицы, хотя с этим многие и не

соглашались, был назван Институтом физических проблем. <Это несколько

необычное название,—объяснял Петр Леонидович,—должно отразить собой то, что

институт не будет заниматься какой-либо определенной областью знания, а

будет, вообще говоря, институтом, изучающим известные научные проблемы,

круг которых определится тем персоналом, теми кадрами ученых, которые в нем

будут работать».

Первыми направлениями в работе института стали сильные магнитные поля

и низкие температуры. Основное оборудование для экспериментов было

закуплено по решению Советского правительства у Лондонского Королевского

общества. (Это оборудование находилось в лаборатории Монда.) Все три года,

пока институт строился, Капица вел постоянную переписку с Резерфордом.

Главное в письмах Резерфорда заключалось в том, что он настоятельно

советовал Капице как можно быстрее создать свою лабораторию и научить своих

помощников быть полезными. И когда Лондонское Королевское общество

обратилось к Резерфорду с просьбой о продаже оборудования Мондской

лаборатории для института П. Л. Капицы, то великий ученый, всего больше на

свете ценивший хорошо оснащенные лаборатории для научных исследований,

сказал: <Эти машины не могут работать без Капицы, а Капица—без них». Вскоре

оборудование было доставлено в Москву. Таким образом, после трехлетнего

перерыва Капица вновь приступил к работе в области сильных магнитных полей

и низких температур, направляя теперь на решение этих проблем усилия

возглавляемого им института. В конце 1937 г. под руководством Капицы был

построен новый гелиевый ожижитель, более современный, производительностью

6—8 л в час.

Для более плодотворной деятельности института и роста научных кадров

П. Л. Капица организовал семинар, подобный семинару А. Ф. Иоффе в ЛФТИ и

своему <Клубу». в Кембридже. Вскоре семинар Капицы стал известен не только

у нас, но и за рубежом. На этом семинаре выступали Н. Бор, П. Дирак и

другие известные физики.

В конце 30-х годов Капица решает проблему создания машины для сжижения

воздуха с использованием только цикла низкого давления. Построенный

турбодетандер имел КПД 80—85% и стал служить образцом установок для

промышленного получения газообразного и жидкого кислорода во всем мире.

Одновременно с работой над ожижителями продолжались и работы по

исследованиям в области низких температур. В 1937г. П. Капица открывает у

жидкого гелия при температуре ниже 2,19 К свойство сверхтекучести (вязкость

равна нулю). В результате многочисленных опытов он делает заключение, что в

гелии при температурах ниже 2,2 К есть два компонента: обычный гелий I и

гелий II—сверхтекучий. Особенностью гелия II является не только его

сверхтекучесть, но и громадная теплопроводность. Теория сверхтекучести была

разработана Л. Д. Ландау. она предсказала ряд новых явлений, которые были

затем обнаружены экспериментально. Так в физике возникло новое направление

— физика квантовых жидкостей. За создание теории квантовых жидкостей Л. Д.

Ландау в 1962 г. была присуждена Нобелевская премия. Открытие

сверхтекучести гелия и разработка теории этого явления пролили свет и на

объяснение сверхпроводимости. Сверхпроводимость стали трактовать как

сверхтекучесть электронного газа, что плодотворно сказалось на разработке

ее теории.

Родина высоко оценила неутомимую и плодотворную деятельность академика

Капицы в военное время: в 1941 и 1943 гг. ему присуждаются Государственные

премии, он дважды (в 1943 и 1944 гг.) награждается орденом Ленина, а 30

апреля 1945 г. Указом Президиума Верховного Совета СССР <за успешную

научную разработку нового турбинного метода получения кислорода и за

создание мощной турбинокислородной установки для производства жидкого

кислорода» ему присваивается звание Героя Социалистического Труда с

вручением ордена Ленина и Золотой медали «Серп и Молот».

Вскоре после окончания войны П. Л. Капица занялся так называемой

электроникой больших мощностей. Для этих опытов он использовал

ниготрон—сильный источник микроволновых колебаний. Работы с ниготроном

показали, что электромагнитную энергию можно сконцентрировать в небольших

объемах и передавать ее на значительные расстояния без существенных потерь.

На ниготроне было получено электромагнитное излучение мощностью до 8 кВт с

длиной волны до 10м.

Ученый показал, что энергию высокочастотного электромагнитного поля

большой плотности можно преобразовать в другие виды энергии и использовать

для ускорения элементарных частиц, нагревания и удержания плазмы. В декабре

1970 г. Комитет по делам изобретений и открытий зарегистрировал открытие

Капицы: «Образование высокотемпературной плазмы в шнуровом высокочастотном

разряде при высоком давлении». На основе этих исследований Петр Леонидович

предложил схему термоядерного реактора со свободно парящим в

высокочастотном поле плазменным шнуром. Эти работы по термоядерному синтезу

ученики Капицы продолжают и по сей день.

Еще одним важным направлением электроники больших мощностей, по мнению

Капицы, может служить передача электрического тока по волноводам в виде

труб, проложенных под землей. С помощью магнетрона постоянный ток

преобразуется в высокочастотный, который и нагнетается в волновод. На

выходе другой магнетрон преобразует его в постоянный, и он направляется к

потребителю.

Совершенствуя свой институт, Капица считал необходимым для его

нормальной деятельности установление широких научных связей. И это он

успешно претворял в жизнь. Не случайно и как ученый, и как директор ИФП П.

Л. Капица к 1955 г. был почетным доктором многих иностранных университетов

и почетным членом многих зарубежных академий наук. Еще в 1934 г. он был

награжден медалью Льежского университета (Бельгия), в 1942г. Институт

электриков (Великобритания) наградил Капицу медалью Фарадея. В конце войны

(1944 г.) Институт Франклина (Филадельфия, США) присудил Петру Леонидовичу

Большую золотую медаль Франклина за выдающийся вклад в экспериментальную и

теоретическую физику.

В 1965 г. Датский инженерный союз присудил Капице Международную

золотую медаль Н. Бора. В Дании Петр Леонидович повстречался со многими

учеными, в том числе с Оге Бором — сыном Н. Бора — теперь уже профессором,

директором Института теоретической физики в Копенгагене, созданного в свое

время его отцом.

«В лице Петра Леонидовича мы видим заслуженного представителя великих

и долголетних традиций русской науки... Научная работа Капицы

характеризуется его мастерством в экспериментировании и глубоким

проникновением в технические стороны экспериментального исследования.

...Капица, конечно, редкое явление, которое объединяет в своем лице

физическую и инженерную науки... Петр Капица не только исключительный

ученый, но... также глубоко преданный науке, выдающийся человек»,—сказал О.

Бор на церемонии вручения медали.

В январе 1966 г. Петр Леонидович получил письмо за подписью президента

Лондонского Королевского общества, в котором сообщалось о присуждении ему

медали и премии Резерфорда за большой вклад в развитие физики. Эта медаль,

отчеканенная в честь его великого учителя и незабвенного друга, конечно,

была очень дорога Капице. (За работы в области сильных магнитных полей П.

Капица еще в 30-е годы был награжден Лондонским Королевским обществом

золотой медалью Копли, став в 1929 г. членом Английской академии).

В 1968 г. голландское общество холодильной техники вручило Капице

золотую медаль Камерлинг-Оннеса.

В 1972 г. Капица посетил Польшу, где был удостоен степени почетного

доктора Вроцлавского университета и медали Коперника Польской академии

наук. В 1974 г. Петр Леонидович отправляется в Индию в качестве гостя

индийского правительства и с целью обсуждения перспектив научного обмена

между нашими странами, в этом же году он едет в Швейцарию, где Лозанский

университет присудил ему ученую степень почетного доктора. Это была уже 32-

я ученая степень иностранных университетов и академий. В 1974 г., в день

своего 80-летия, директор ИФП академик П. Л. Капица стал дважды Героем

Социалистического Труда. В октябре 1978 г. Шведская академия наук присудила

П. Л. Капице Нобелевскую премию.

Вручение Нобелевской премии еще одному советскому академику,

несомненно, является признанием большого вклада науки нашей страны в

мировую науку, признанием личного научного вклада одного из выдающихся ее

представителей—Петра Леонидовича Капицы.

Мария Кюри

Мария Склодовская родилась 7 ноября 1867 г. в Варшаве, в семье учителя

русской гимназии; Мать ее тоже была преподавательницей. Окончив в 16 лет с

золотой медалью русскую гимназию, Мария из-за нужды не смогла продолжить

образование. Чтобы помогать семье, она начала репетиторскую работу в

богатых домах. Это было своеобразной школой для молодой гимназистки.

Но время идет, а положение Марии остается прежним. Она уже начинает

терять веру в будущее. «Мои планы самые скромные: я мечтаю иметь

собственный угол... Чтобы получить независимость, я отдала бы полжизни»,—

писала она в 1887 г. Но вот в 1890 г. старшая сестра выходит замуж и

приглашает к себе в Париж Марию. Сбывается давнишняя мечта: Мария поступает

в Сорбонну — знаменитый Парижский университет.

Ей приходится много работать, чтобы восполнить пробелы в образовании.

Молодая полька проявляет большие способности и исключительное трудолюбие. В

26 лет в 1893 г. она заканчивает физический факультет и признается лучшей в

выпуске; а через год получает диплом об окончании и математического

факультета Сорбонны, оказавшись в выпуске второй.

Еще будучи студенткой, Мария посещает заседания физического общества,

где с огромным интересом слушает сообщения ученых о новых открытиях. Здесь

весной 1894 г. она знакомится с молодым, но уже известным физиком Пьером

Кюри, ставшим в 1895 г. профессором парижской Школы промышленной физики и

химии. 25 июля 1895 г. состоялась свадьба Пьера Кюри и Марии Склодовской.

Так образовался крепкий союз из любящих друг друга людей, союз редкостный

по общности жизненных, культурных и научных интересов.

В 1897 г. Мария решает заняться докторской диссертацией. Когда речь

зашла о теме, Пьер вспомнил разговор с Беккерелем и посоветовал жене ближе

познакомиться с его открытием... Итак, тема выбрана, нужны материалы и

место для работы. По просьбе Пьера директор института выделяет на первом

этаже небольшое помещение, служившее раньше машинным отделением и складом.

Трудно было представить себе место, менее пригодное для научной работы:

сырость, теснота, холод, никакого оборудования и никаких удобств. Но Марию

это мало смущает. Она упорно ищет ответ на вопрос: что является подлинным

источником уранового излучения? С этой целью она решает исследовать большое

количество образцов минералов и солей и выяснить, только ли уран обладает

свойством излучать. Работая с образцами тория, она обнаруживает, что он,

подобно урану, дает такие же лучи и примерно такой же интенсивности.

Значит, данное явление оказывается свойством не только урана, и ему надо

дать особое название. Мария Кюри предложила назвать это явление

радиоактивностью, а уран и торий — радиоактивными элементами. Работа

продолжается с новыми минералами.

12 апреля 1898 г. на заседании Парижской академии наук было сделано

сообщение о результатах этих опытов. Приводим отрывок из этого сообщения:

«Два минерала, содержащих уран— урановая смоляная руда (окись урана) и

хальколит (фосфат меди и уранила) — гораздо активнее самого урана. Факт

этот весьма примечателен и заставляет думать, что эти минералы, очевидно,

содержат какой-то новый элемент, обладающий гораздо большей активностью,

чем уран». Когда новое вещество будет выделено и преподнесено ученым, тогда

можно будет говорить об открытии. Пьер, как физик, верит результатам Марии,

верит в ее интуицию. Он чувствует важность работы и, оставив временно

исследование кристаллов, начинает работать вместе с супругой. И эта

беспримерная в истории совместная научная работа продолжалась восемь лет,

до трагической гибели Пьера. Они терпеливо выделяют обычными химическими

анализами все тела. входящие в состав урановой смолки, и в результате

опытов убеждаются, что существуют каких-то два новых элемента, которыми и

объясняется необычная активность окиси урана. В июле 1898 г. они уже могут

заявить об открытии одного из них и предлагают назвать его «полонием» — по

имени родной страны Марии.

26 декабря 1898 г. на заседании академии наук было зачитано новое

сообщение супругов Кюри: «...В силу различных, только что изложенных

обстоятельств мы склонны к убеждению, что новое радиоактивное вещество

содержит новый элемент, который мы предлагаем назвать «радием». Мы получили

хлористые соли этого вещества, они в 900 раз активнее чистого урана». В

своем сообщении об открытии радия Кюри ссылались на химика Дэмарсе,

который, исследуя данный ими образец вещества методом спектрального

анализа, нашел в его спектре новую линию, не принадлежащую ни одному из

известных элементов. Аргумент был серьезным и вполне убедительным, особенно

для физиков. Химики же заявили: «Вы говорите о новых элементах. Покажите их

нам, и мы тогда скажем, что вы правы». Мария приняла вызов и уговорила мужа

пройти весь путь от начала до конца, хотя, где этот конец, она не знала. А

наступил он только через четыре года титанической работы, в которой с

самого начала все было проблемой: не было сырья, не было помещения, не

хватало средств.

Мария понимала, что для выделения ничтожного количества нового

элемента потребуется переработать огромное количество урановой руды, так

как, по их предположению, в ней содержится всего 1 % радия. В

действительности же оказалось, что содержание радия не достигает в ней даже

одной стотысячной доли процента! Это означало, что для получения одного и

того же количества радия надо было переработать в сто тысяч раз больше

руды, чем они предполагали. Кроме того, урановая смолка — очень ценный

минерал, идущий на изготовление дорогого богемского стекла. Этот минерал

добывали на очистительных заводах в Богемии. Как быть? И Кюри принимают

решение: для своей работы использовать не урановую смолку, а те отходы

руды, которые выбрасывают как негодные после ее извлечения. Они обратились

к австрийскому профессору Зюссу (рудники находились в Австрии), чтобы тот

походатайствовал за них перед Венской академией наук.

Но где найти помещение? Пьер вновь обращается к директору своего

института. К сожалению, ничего нет, кроме сарая на дворе, без пола, с

протекающей крышей, без отопления; сарая» в котором раньше медицинский

факультет препарировал трупы. И пока они чистили и приводили в порядок

бывшую покойницкую, из Вены пришло письмо с сообщением, что австрийское

правительство дарит французским ученым тонну отходов урановой руды. Если

этого количества окажется мало, то дирекция рудников имеет указание

отпустить на льготных условиях необходимое количество. Вскоре пришел и

долгожданный подарок. Мария счастлива, что можно начать работу. Она не

обращает внимание на жуткие условия работы. «Мне приходилось обрабатывать в

день до двадцати килограммов первичного материала, и в результате весь

сарай был заставлен большими химическими сосудами с осадками и растворами;

изнурительный труд переносить мешки, сосуды, переливать растворы из одного

сосуда в другой, по нескольку часов подряд мешать кипящую жидкость в

чугунном тазу»,— писала М. Кюри.

Количество радия медленно, но верно растет. И вот когда заканчивался

48-й месяц их добровольного каторжного труда, в ампуле накопилась одна

десятая доля грамма чистого радия. Этого было уже достаточно, чтобы

определить его атомную массу. Она оказалась равной 225. Так новый элемент —

радий,— в миллион раз активнее урана, обрел права гражданства, а Пьер и

Мария Кюри обрели свободу после четырех лет рабского труда.

25 июня 1903 г. в маленькой аудитории Сорбонны Мария Кюри защищает

докторскую диссертацию.

В ноябре 1903 г. Королевское общество присудило Пьеру и Марии Кюри

одну из высших научных наград Англии — медаль Дэви. Но счастливый год еще

не кончился. 13 ноября супруги Кюри одновременно с Беккерелем получают

телеграмму из Стокгольма о присуждении им троим Нобелевской премии по

физике за выдающиеся открытия в области радиоактивности. Из-за плохого

состояния здоровья Марии Кюри не смогли выехать в Стокгольм для получения

этой высокой награды. Их Нобелевский диплом король Швеции вручил

французскому министру. Денежное вознаграждение в 70 тысяч франков —

половина Нобелевской премии, причитавшаяся супругам Кюри,— было очень

кстати для поправки их неважного материального положения. Они, конечно,

могли получить во много больше, если бы взяли патент на свое открытие: ведь

один грамм радия в это время стоил на мировом рынке 750 тысяч франков. Но

ученые не поступились своими принципами и отказались от каких бы то ни было

авторских прав. Они не хотели сдерживать развитие новой области

промышленности и техники патентными ограничениями.

Супруги Кюри в зените славы. Но совершенно неожиданно их настигает

страшное несчастье: в 1906 г. при переходе улицы погибает под колесами

грузовой повозки Пьер Кюри. Это огромная потеря для Марии, ее дочерей Ирен

и Евы, это огромная потеря для науки. Но Мария с присущим ей упорством и

настойчивостью продолжает начатое дело. Ее заботы, кроме научных, связаны

теперь еще со строительством Института радия в Париже. К 1914 г. институт

построен, но устанавливать оборудование и приступать к работе некому:

сотрудники мобилизованы в армию, а Мария занимается созданием рентгеновских

установок для военных госпиталей. Вместе с Ирен она работает на этих

установках. И только после окончания войны Мария смогла начать работу в

Институте радия. Здесь родились многие ее открытия. Вскоре институт стал

международной школой по физике и химии, а сама Мария в равной мере

становится и физиком, и химиком. Ведь еще в 1911 г. ей была присуждена

вторая Нобелевская премия, теперь уже по химии. Это единственный до сих пор

случай, когда один человек стал Нобелевским лауреатом дважды.

Мария Кюри имела счастье наблюдать поразительные успехи ядерной

физики, создаваемой учеными во главе с Э. Резерфордом и Н. Бором, она была

свидетельницей открытия искусственной радиоактивности. Еще при ее жизни в

1932 г. Д. Чэдвик

(1891—1974) открыл нейтрон. Мария Кюри внимательно следила и за

опытами Э. Ферми.

Осенью 1933 г. ее здоровье стало резко ухудшаться. С мая 1934 г. она

уже не встает с постели. 4 июля 1934 г. выдающейся ученой не стало: она

скончалась от тяжелого заболевания крови (острая злокачественная анемия) из-

за длительного обращения с радиоактивными веществами. Но дело, начатое

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6