Страница 5 из 100
По поручению Резерфорда Капица занялся изучением альфа–частиц. Это были «любимые» частицы Резерфорда, и почти все его ученики занимались их исследованием. Капица должен был определить импульс альфа–частицы. Он предложил метод отклонения пучка альфа–частиц, пролетающих в камере Вильсона, в сильном магнитном поле. Сами альфа–частицы были открыты Резерфордом путем отклонения компонентов радиоактивного излучения в магнитном поле. Так было экспериментально доказано, что радиоактивное излучение состоит из альфа–, бета– и гамма–составляющих, которые в магнитном поле отклоняются на разные углы.
Опыты подобного рода Капица и Семенов разработали еще в Петрограде для измерения магнитного момента атома. Они предложили использовать для этого взаимодействие пучка атомов с неоднородным магнитным полем.
Итак, для того чтобы успешно выполнить опыты по измерению импульса альфа–частицы, Капице понадобилось сильное магнитное поле. У альфа–частиц большая масса, поэтому для их отклонения нужны большие напряженности магнитного поля. Они не могли быть получены с помощью применявшихся тогда электромагнитов. Резерфорд, обнаруживший альфа–частицы в составе радиоактивного излучения, использовал гораздо менее сильные поля, чем те, которые нужны были для экспериментов Капицы.
Работы по созданию сверхсильных магнитных полей приняли самостоятельный характер и позднее увели Капицу от измерения импульса альфа–частицы к другим трудам по физике твердого тела. Таким образом, он отошел от ядерной физики. Однако темой его докторской диссертации, которую он защитил в Кембридже в 1922 году, было «Прохождение альфа–частиц через вещество и методы получения магнитных полей».
В 1923 году Капице была присуждена степень доктора философии Кембриджского университета. Вскоре после этого он получил стипендию Максвелла. В пространном письме матери от 15 июня 1923 года Петр Леонидович рассказывал:
«Вчера был посвящен в доктора философии… Мне так дорого стоил этот миг, что я почти без штанов. Благо Крокодил дал взаймы, и я смогу поехать отдохнуть… Тут у меня вышла следующая история. В этом году освободилась стипендия имени Максвелла. Она дается на три года лучшему из работающих в лаборатории, и получение ее считается большой честью… В понедельник, в последний день сдачи прошения, меня позвал к себе Крокодил и спросил, почему я не подаю на стипендию. Я отвечал, что то, что я получаю, уже считаю вполне достаточным и считаю, что как иностранец–гость должен быть скромным… Он сказал мне, что мое иностранное происхождение нисколько не мешает получению стипендии… Для меня, как пролетной птицы, конечно, это не играет никакой роли. Но, видно. Крокодил не мог понять моей психологии, и мы расстались довольно сухо… Мой отказ его, конечно, несколько озадачил и обидел… Несмотря на это, я чувствую, что поступил правильно. Но у меня на душе все же какое–то чувство, что я обидел Крокодила, который так бесконечно добр ко мне… Но, видно, все кончится благополучно.
Перед его отъездом (он уехал на месяц отдыхать) я встретил его в коридоре. Я как раз возвращался с посвящения в доктора. Я его прямо спросил:
— Не находите ли вы, профессор Резерфорд, что я выгляжу умнее?
— Почему вы должны выглядеть умнее? — заинтересовался он этим несколько необычным вопросом.
— Я только что посвящен в доктора, — ответил я.
Он сразу поздравил меня и сказал:
— Да, да! Вы выглядите значительно умнее, к тому же вы еще и постриглись, — и он рассмеялся.
Такие выходки с Крокодилом вообще очень рискованны, потому что в большинстве случаев он прямо посылает тебя к черту, и, кажется, я один во всей лаборатории рискую на эти выходки. Но когда они проходят, это указывает на то, что между нами все благополучно. Вообще я, должно быть, не раз его огорошивал. Он сперва теряется, но потом сразу посылает к черту. Уж очень непривычно к нему такое отношение со стороны младшего. И я, конечно, раз шесть получал от него как комплименты «дурак», «осел» и т. д. Но теперь он несколько уже привык. Хотя большинство работающих в лаборатории недоумевает, как вообще такие штучки возможны. Но меня страшно забавляет, как Крокодил бывает ошарашен, так что в первый момент и слова выговорить не может…»
Когда Капица приступил к осуществлению своих планов по определению магнитного момента альфа–частицы, экспериментаторы получали сильные магнитные поля с помощью электромагнита, состоящего из катушки и железного сердечника. Пределом была напряженность 50 тысяч эрстед [3]. Выше этой цифры нельзя было подняться из–за явления магнитного насыщения железа. После наступления предела насыщения, как бы ни увеличивали силу тока, пропускаемого через электромагнит, напряженность поля не росла.
Капица на глазах Резерфорда совершал техническую революцию в методах экспериментальных исследований. Мощная установка Капицы, сам принцип исследований производили сильное впечатление не только на Резерфорда и его сотрудников, но и на других ученых, посещавших Кембридж. В своих мемуарах знаменитый американский математик Норберт Винер, вспоминая посещения Кавендишской лаборатории, которая в то время по своему оборудованию уступала многим научно–исследовательским лабораториям США, писал: «В Кембридже была все же одна дорогостоящая лаборатория, оборудованная по последнему слову техники. Я имею в виду лабораторию русского физика Капицы, создавшего специальные мощные генераторы, которые замыкались накоротко, создавая токи огромной силы, пропускавшиеся по массивным проводам; провода шипели и трещали, как рассерженные змеи, а в окружающем пространстве возникало магнитное поле колоссальной силы… Капица был пионером в создании лабораторий–заводов с мощным оборудованием… Сейчас, в связи с созданием атомной бомбы и развитием исследований по физике атомного ядра, такие лаборатории стали совершенно обычными».
С легкой руки Капицы в Кавендишской лаборатории все чаще стали появляться сложные установки и усовершенствованные приборы и аппараты.
Резерфорд и другие английские физики высоко оценили работы Капицы по изучению свойств металлов и различных явлений в сильных магнитных полях.
За границей Петр Леонидович встречался со многими выдающимися людьми, и эти встречи не могли не запечатлеться в его уме особенно сильно, оттого что произошли они еще в молодости, когда восприятие так свежо и остро. Самым выдающимся учеником Резерфорда был Нильс Бор, с которым Капица очень подружился. А Бор считал самым талантливым своим учеником Льва Ландау. В 1930 году аспирант Ленинградского физико–технического института Ландау, находясь в длительной научной командировке в Европе, провел четыре месяца в Кембридже. Тогда и произошло его знакомство с Капицей, который считался здесь уже старожилом (шутка сказать–проработал в Кавендишской лаборатории уже девять лет!). А позднее Лев Давидович Ландау стал ближайшим сотрудником Капицы и руководил теоретическим отделом Института физических проблем в Москве.
В 1925 году в Париже академик Алексей Николаевич Крылов познакомил Капицу со своей дочерью Анной, которая жила тогда с матерью в столице Франции. Позднее Анна Алексеевна стала женой Капицы.
После женитьбы. Капица купил небольшой участок земли на Хантингтон Роуд, где построил дом по своему плану. Здесь родились его сыновья Сергей и Андрей.
В свое время работы Капицы казались не относящимися к исследованиям, связанным с изучением ядерных процессов, которые представляли для Резерфорда особый интерес. Однако, как стало позднее ясно, Резерфорд, необычайно проницательный ученый, отчетливо предвидел значение опытов Капицы для дальнейших судеб ядерной физики. Через несколько лет после избрания Капицы в действительные члены Лондонского Королевского общества, в 1933 году, на территории Кембриджского университета специально для его работ была построена большая лаборатория имени Людвига Монда [4] с установками для получения сильных магнитных полей и низких температур. Резерфорду удалось убедить Лондонское Королевское общество в необходимости создания этой лаборатории. Она была торжественно открыта в феврале 1933 года в присутствии Резерфорда и премьер–министра Англии Стенли Болдуина.
3
Эрстед–единица измерения напряженности магнитного поля (в системе единиц СГСМ).
4
Людвиг Монд (1839–1909), английский химик.