Category: Nauka – Postacie

Piotr Kapica

Pyotr_Kapitsa

Rys. 1. Piotr Kapica (1894-1984)

Piotr Leonidowicz Kapica (ros. Пётр Леонидович Капица) był wybitnym fizykiem, członkiem Radzieckiej Akademii Nauk, członkiem Komitetu Generalnego Akademii, dwukrotnie Bohaterem Pracy Socjalistycznej, laureatem nagrody Nobla i dwóch nagród stalinowskich. Wynalazł impulsową metodę indukowania mocnego pola magnetyczne, urządzenie do adiabatycznego chłodzenia helem i był pierwszym człowiekiem, który zaobserwował zjawisko nadciekłości [1].

Kapica urodził się 9 lipca 1894 roku w Kronsztadzie, w rodzinie nauczycielki i inżyniera wojskowego [1, 2]. Po ukończeniu szkoły średniej w Kronsztadzie dostał się na Wydział Elektromechaniczny Państwowego Uniwersytetu Politechnicznego w Piotrogrodzie (Sankt Petersburg) i wkrótce został zaangażowany przez prof. Abrama Yoffe do badań naukowych w tym dziale [1].

Piotr Kapica

Rys. 2. Piotr Kapica w latach młodości

W młodości Kapica często wyjeżdżał za granicę z rodziną. W 1916 roku udał się do Chin. W Szanghaju poznał współlokatorkę swojego brata – Nadezhdą Chernosvitovą. Miesiąc później Kapica poślubił ją w majątku teścia w obwodzie jarosławskim [1].

W przeciągu roku urodził się im syn – Ieronim. W tym czasie Kapica opublikował swoje pierwsze prace naukowe w czasopiśmie „Russian Physics and Chemistry Society”. Z powodu trwającej I wojny światowej, Kapica zdołał ukończyć tylko uniwersytet jako inżynier elektryk (1919 r). Począwszy od 1918 roku przez trzy kolejne lata wykładał na Państwowym Uniwersytecie Politechnicznym w Piotrogrodzie. W zimie 1919 pandemia „hiszpanki” objęła prawie całą jego rodzinę: ojca, żonę, syna i ich nowo narodzoną córkę. Wszyscy oni umarli [1, 3].

W 1920 roku Kapica wraz z Nikolay Semyonov’em (Nikołaj Siemionow) zaproponował metodę określania momentu magnetycznego jądra atomowego w niejednorodnym polu magnetycznym, która została opublikowana dwa lata później (wykorzystano to później w doświadczeniu Sterna-Gerlacha) [1, 2].
KustodiyevSemenov_Kapitsa
Rys. 3. Piotr Kapica (po lewej) z Nikołajem Siemionowem na obrazie Borysa Kustodiewa (1921)

W maju następnego roku Kapica udał się do Wielkiej Brytanii w celu przywrócenia więzi naukowych przerywanych przez niszczycielskie wojny i rewolucje. Miesiąc później Kapica rozpoczął pracę w Laboratorium Cavendisha (Uniwersytet Cambridge). Kierownik laboratorium – Ernest Rutherford, zgodził się przyjąć go na krótki czas jako stażysta. Szybkość i dokładność w opanowaniu warsztatu naukowego przez młodego rosyjskiego fizyka wzbudziły wielki podziw Rutherford’a. Postanowił zabezpieczyć specjalne stypendium na prace Kapicy [1].

pyotr-kapitsa_1

Rys. 4. Piotr Kapica w Laboratorium Cavendisha (Uniwersytet Cambridge)

Podczas lat spędzonych w Anglii Kapica ciężko pracował i osiągnął wielki sukces. W październiku 1922 roku odbyło się pierwsze spotkanie zespołu Physics Discussion Group of Cambridge. Grupa została później nazwana „Klubem Kapicy”. W czerwcu 1923 roku Kapica otrzymał tytuł doktora z Uniwersytetu w Cambridge. W styczniu 1925 został mianowany Zastępcą Dyrektora Laboratorium Cavendish. W marcu 1929 roku został wybrany akademikiem Akademii Nauk ZSRR, a w maju tego samego roku został członkiem londyńskiego Royal Society. W listopadzie 1930 roku przeznaczono 15 000 funtów na budowę laboratorium Kapicy w Cambridge. Uroczyste otwarcie laboratorium odbyła 3 lutego 1933 r. oraz zostało szeroko opisane przez prasę angielską.

W kwietniu 1927 roku w Paryżu Kapica ożenił się z Anną Krylovą. Rok później na świecie pojawił się ich syn Sergey [1]. W tym samym czasie odkrył liniową zależność oporu pola magnetycznego metali na które działa bardzo silne pole magnetyczne [2]. W 1931 roku na świat przyszedł drugi potomek – Andriej [1].

W podczas całego 13-letniego pobytu w Anglii Piotr Kapica pozostał oddanym obywatelem ZSRR i robił wszystko, aby pomóc w rozwoju nauki w swojej ojczyźnie. Dzięki niemu wielu młodych radzieckich fizyków miało okazję pracować w Laboratorium Cavendisha. Prace radzieckich fizyków zostały opublikowane w naukowym periodyku „International Physics Treatise Series”, którego Kapica był współzałożycielem i redaktorem naczelnym. Mimo wszystko władze radzickie zdecydowały się odebrać mu wizę. Jesienią 1934 r. Kapica chciał powrócić do ojczyzny, aby odwiedzić swoich bliskich i wygłosić serię wykładów w Leningradzie, Moskwie i Charkowie. Został wezwany na Kreml i nakazano mu pracę tylko na rzecz ZSRR. Jego żona mimo wszystko wróciła do dzieci w Anglii, a on zamieszkał z matką w Leningradzie. W dniu 23 grudnia otwarto budynek Instytutu Problemów Fizycznych w Moskwie (w którym znalazła się aparatura przywieziona z Laboratorium Cavendisha). W 1937 zorganizował międzynarodowe koło dyskusyjne fizyków w Instytucie. Zostało one później nazwane „Kapichik” [1].

pyotr-kapitsa_3

W 1939 roku opracował nową metodę skraplania powietrza w niskociśnieniowym cyklu za pomocą specjalnej, wysokowydajnej rozprężarki turbinowej. W dziedzinie fizyki niskich temperatur, Kapica rozpoczął serię eksperymentów polegających na badaniach właściwości ciekłego helu, które doprowadziły do przełomowego ​​odkrycia nadciekłości helu [4] w 1937 roku oraz w serii artykułów opisujących nowy stan materii [2, 4].

W 1945 roku został utworzony specjalny komitet, który miał za zadanie utworzenie pierwszej sowieckiej bomby atomowej. Kapica został jego członkiem, ale praca wpędziła go w depresję. Poprosił o zwolnienie z komitetu, wzbudzając niezadowolenie władz. Wyraźny stał się jego konflikt z szefem NKWD Ławrientijem Berią [1, 3].

W czasie II wojny światowej był zaangażowany w badania stosowane w produkcji i wykorzystaniu tlenu, który został wyprodukowany za pomocą jego turbosprężarek. Został kierownikiem Wydziału do spraw Uprzemysłowienia Tlenu wchodzącego w skład Rady Ministrów ZSSR [2].

W 1947 roku na Uniwersytecie Moskiewskim został założony Wydział Fizyki, a Kapica był jednym z jego założycieli. We wrześniu zaczął wygłaszać swoje wykłady. Pod koniec grudnia 1949 roku odmówił wzięcia udziału w oficjalnych sesjach poświęconych 70. rocznicy urodzin Stalina. Władze za ten demonstracyjny akt, natychmiast zwolnili Kapicę. Stalin pozbawił go wszystkich tytułów naukowych i stanowisk, oprócz członkostwa w Akademii Nauk ZSRR. Do 1955 roku musiał pracować w domowym laboratorium. Po śmierci Stalina i aresztowaniu Berii, przewodniczący komisji Akademii Nauk podjął decyzję, aby wspomóc badania prowadzone przez Piotra Kapicę. W 1955 roku przygotowano dla niego specjalne Laboratorium Fizyki Akademii Nauk ZSRR w Moskiewskim Instytucie Fizyki i Technologii i mianowano jego kierownikiem (Katedra Fizyki i Techniki Niskich Temperatur); pozostając nim do końca życia. Został mianowany redaktorem naczelnym wiodącego czasopisma fizycznego ZSRR „Experimental and Theoretic Physics”. Nikita Chruszczow przywrócił mu wszystkie utracone tytuły [1, 3].

Wynalazł generatory fal mikrofalowych dużej mocy – planotron i nigotron (1950 – 1955) i odkrył nowy rodzaj ciągłego, wysokociśnieniowego wyładowania plazmy w temperaturach wyższych niż milion kelwinów [2].

Po 1965 roku mógł ponownie swobodnie opuścić Związek Radziecki. Pierwszym miastem, które odwiedził była Kopenhaga. Spędził trochę czasu w Cambrigde, gdzie ponownie spotkał się ze współpracownikami z dawnych lat – John’em Cockroft i Paul’em Dirac [5].

Piotr Kapica

W 1941 oraz w 1943 roku otrzymał nagrodę państwową, w 1945 roku otrzymał tytuł Bohatera Pracy Socjalistycznej. W 1974 roku uhonorowano go złotym medalem „Serp i Molot”. W 1978 roku otrzymał Nagrodę Nobla „za fundamentalne odkrycia i wynalazki w dziedzinie fizyki niskich temperatur” [1-3].

Odwaga była jedną z jego głównych cech, zarówno jako naukowca i jako zwykłego człowieka. Od 1934-1983 Kapica napisał ponad 300 listów do Kremla. Jego interwencje pozwoliły ocalić takich fizyków jak Vladimir Fok, Lev Landau i Ivan Oberimov od śmierci w więzieniach i obozach pracy w czasie stalinowskich latach terroru. W ostatnim roku jego życia stanął w obronie Andrieja Sacharowa. Przesuwał granice dotyczące tematyki wystąpień publicznych, mocno wsparł tymczasowo zakazaną genetykę i walczył o zachowanie naturalnego środowiska Jeziora Bajkał. Kapica był również aktywny w międzynarodowych konferencjach, był przeciwnikiem zimnej wojny i zagrożeń związanych z termojądrowym konfliktem [3]. Nigdy nie był członkiem Komunistycznej Partii Związku Radzieckiego (jako jedyny ze wszystkich akademików Akademii Nauk ZSRR) [1-3].

Podstawą jego talentu organizacyjnego była zasada, którą spisał na osobnej kartce papieru: „Rządzenie jest to pozwalanie dobrym ludziom wykonywać ich pracę” [1].

Piotr Kapica zmarł w Moskwie w dniu 8 kwietnia 1984 r [1-3].

Najważniejsze osiągnięcia:

– Medal Liége University (1934)
– Medal Faraday’a od Instytutu Inżynierów Elektryków (1942)
– Nagroda Stalinowska (1941, 1943)
– Medal Franklina od Franklin Institute (1944)
– Międzynarodowy Medal Niels Bohra (1964)
– Medal Rutherforda (1966)
– Złoty Medal Kamerlingh Onnesa od Holenderskiego Towarzystwa Chłodnictwa (1968)
– Pamiątkowy Medal Kopernika od Polskiej Akademii Nauk (1974)
– Order Lenina (1943, 1944, 1945, 1964, 1971, 1974)
– Bohater Pracy Socjalistycznej (1945, 1974)
– Złoty Medal „Serp i Molot” (1974)
– Nagroda Nobla z Fizyki (1978)

Bibliografia:

[1] http://russiapedia.rt.com/prominent-russians/science-and-technology/pyotr-kapitsa/
[2] „Pyotr Kapitsa – Biographical”. Nobelprize.org. Nobel Media AB 2013. Web. 24 Oct 2013.
[3] http://www.britannica.com/EBchecked/topic/311753/Pyotr-Leonidovich-Kapitsa
[4] Kapitza, P., Nature, 141, 74 (1938)
[5] http://www.answers.com/topic/pyotr-kapitsa

James Dewar

James_Dewar
Rys. 1. Sir James Dewar (1842-1923)

James Dewar urodził się w Kincardine w 1842 roku jako najmłodszy z sześciu chłopców. Jego rodzice zmarli, gdy miał 15 lat. Ukończył Akademię Dollar i Uniwersytet Edynburski. Został asystentem Lyon Playfaira. Pobierał, również nauki od Friedrich August Kekulé von Stradonitza [1].
W 1875 Dewar został profesorem na Uniwersytecie Cambridge [2]. W 1867 roku opisał strukturę benzenu. Jak później miało się okazać, nie był to opis dokładnie reprezentująca benzen. Z tego powodu substancja nazywana jest benzenem Dewara [3]. Pierwsze publikacje naukowca dotyczyły szerokiego zakresu badań. Zajmował się własnościami wodoru, badaniami w wysokich temperaturach, fizyką Słońca oraz elektrofotometrią. W 1877 mianowano go profesorem chemii na Królewskim Instytucie Wielkiej Brytanii [4, 5].
We współpracy z profesorem McKendrick’iem badał fizjologię oka poddanego działaniu światła. Razem ze swoim kolegą z uniwersytetu – Liveing’iem, wykonał serię badań spektroskopowych przeprowadzonych na poszczególnych skroplonych składnikach powietrza. Następnie dołączył do zespołu profesora Fleming’a i zajął się badaniem własności elektrycznych substancji w niskich temperaturach [4, 5].
Najbardziej znany jest ze względu na badania nad skraplaniem gazów trwałych i określania własności materiałów w temperaturach bliskim absolutnego zera. Jego zainteresowanie w tej gałęzi fizyki i chemii sięga co najmniej do 1874 roku, kiedy przedstawił pracę o „Ciepło właściwe skroplonych gazów”. Sześć lat później opisał badania Zygmunta Wróblewskiego i Karola Olszewskiego, zilustrował po raz pierwszy skraplanie tlenu i powietrza. Wkrótce potem zbudował urządzenie, z której skroplony gaz może być odprowadzany przez zawór do stosowania jako środek chłodzący. Udało mu się otrzymać tlen w stanie stałym [4]. W 1891 roku zaprojektował i zbudował aparaturę, którą otrzymywał ciekły tlenu w ilościach przemysłowych, a pod koniec tego roku wykazał, że zarówno ciekły tlen i ciekły ozonu są silnie przyciągane przez magnes. W 1892 roku wykorzystał próżniowy płaszcz w naczyniach do przechowywania ciekłych gazów (dzisiaj znane jako naczynie Dewara lub dewar). Najczęściej wykorzystywanym typem tego wynalazku jest termos. Ju pierwsze konstrukcje były bardzo skuteczne. James Dewar nie opatentował swoje wynalazku, dlatego korporacja Thermos wykorzystała jego osiągnięcia jako swoje i czerpał duże korzyści finansowe [1, 4, 5].
Naczynie Dewara
Rys. 2. Naczynie Dewara

Przeprowadził eksperymenty na strumieniu wodorze sprężanym pod wysokim ciśnieniem. Dzięki efektowi Joule-Thomsona otrzymał bardzo niskie temperatury, a pozytywne wyniki pozwoliły zbudować duże urządzenia chłodzące. Dzięki temu wynalazkowi udało mu się w 1898 roku otrzymać ciekły wodór [4, 6]. W 1889 roku razem z Sir Frederick’iem Abel’em wynalazł kordyt – bezdymny proch [5, 7]. Wodór zestalił w 1899 r. Postanowił skroplić hel. Dewar przegrał ten wyścig z Heike Onnes Kamerlingh. James Dewar był nominowany kilka razy do Nagrody Nobla, ale nigdy jej nie otrzymał [4, 6]. W 1904 roku nadano mu tytuł szlachecki. W 1905 r. zauważył, że węgiel drzewny może pomóc wytworzyć wysoką próżnię [5, 7].
Naukowiec kontynuował swoje prace badawcze nad właściwościami pierwiastków w niskich temperaturach, a konkretnie w kalorymetrii niskotemperaturowej. W wyniku wybuchu I wojny światowej wiele laboratoriów straciło pracowników, którzy zostali wysłani do działań wojennych. Po wojnie Dewar nie był już zainteresowany ponownym uruchomieniu poprzednich prac naukowych [4]. Zmarł 27 marca 1923 roku w Londynie [1, 7].
Grobowiec Dewara
Rys. 3. Grobowiec Dewara z jego prochami

Najważniejsze osiągnięcia:
– Doctor honoris causa/ Doktor prawa (ang. LL. D.) na czterech szkockich uczelniach wyższych: Uniwersytet Świętego Andrzeja, Uniwersytet w Glasgow, Uniwersytet w Aberdeen i Uniwersytet Edynburski.
– Członek Towarzystwa Królewskiego w Edynburgu (1873).
– Członek Towarzystwa Królewskiego w Londynie (1877).
– Doctor of Science (D. Sc.) na Uniwersytecie w Victorii, Uniwersytecie w Dublinie, Uniwersytecie Londyńskim, Uniwersytecie w Brukseli i Uniwersytecie w Oslo.
– Honorowy doktor Uniwersytetu we Fryburgu (1911).
– Nagroda Gunning Victoria Jubilee od Towarzystwa Królewskiego w Edynburgu (1893).
– Medal Rumforda od Towarzystwa Królewskiego (1894)
– Medal Lavoisiera od Akademii Francuskiej
– Nagroda Queen Victoria’s Diamond Jubilee (1897).
– Złoty Medal Hodgkinsa od Instytutu Smithsona (1899).
– Tytuł szlachecki (1904).
– Honorowy członek Duńskiej, Amerykańskiej i Belgijskiej Akademii Nauk
– Albert Medal od Księcia Walii i Królewskiego Towarzystwa Wspierania Sztuki, Przedsiębiorczości i Handlu (1899)
– Copley Medal od Towarzystwa Królewskiego (1916).
– Srebrny Medal od Chemical Industries Association (1918).
– Medal Franklina od Franklin Institute (1919).

Bibliografia:

[1] http://chemistry.about.com/od/famouschemists/p/james-dewar-bio.htm
[2] Venn, J.; Venn, J. A., eds. (1922–1958). „Dewar, James”. Alumni Cantabrigienses (10 vols) (online ed.). Cambridge University Press.
[3] Proceedings of the Royal Society, 1867, vol. 6, p. 82
[4] http://www.chemistryexplained.com/Co-Di/Dewar-James.html
[5] http://inventors.about.com/library/inventors/blthermos.htm
[6] Enss Ch., Hunklinger S.: Low-temperature Physics, Heidelberg, Springer-Verlag, 2005
[7] http://www.britannica.com/EBchecked/topic/160428/Sir-James-Dewar

Heike Kamerlingh Onnes

Kamerlingh_portret
Rys. 1. Portret Heike Kamerlingh Onnes’a (1853-1926)

Heike Kamerlingh Onnes urodził się 26 września 1853 roku w holenderskim mieście Groningen [1-3]. Jego ojciec Harm Kamerlingh Onnes był właścicielem cegielni [2, 3], a matka Anna Gerdina Coers córką architekta [2]. Po wyjeździe do Niemiec kontuował naukę. W 1871 roku po ukończonych rozpoczął studia fizyki i chemii na Uniwersytecie w Heidelbergu [3]. W tym okresie otrzymał nagrodę w konkursie ogłoszonym przez Uniwersytet w Utrechcie (Złoty Medal) [2]. Rok później podobna sztuka udała mu się na Uniwersytecie w Groningen (drugie miejsce). Praca naukowa w Heidelbergu umożliwiła mu współpracę z takimi osobistościami jak Gustav Kirchhoff i Robert Wilhelm Bunsen [1]. W roku 1873 wrócił do Holandii i rozpoczął intensywne pracę nad swoją rozprawą doktorską (Uniwersytet w Groningen). Zaproponował w niej nowe teoretyczne i doświadczalne dowody na ruch obrotowy Ziemi. W 1879 roku uzyskał tytuł naukowy doktora (za rozprawę dotyczącą wahadła Foucaulta) [2, 3]. W latach 1878-1882 wykładał na Politechnice w Delft [1]. W 1881 roku opublikował pracę dotyczącą ogólnej teorii cieczy [2, 4]. Będąc pod wpływem prac Johannesa van der Waalsa i Hendrika Antoona Lorentza ułożył równania opisujące stany materii i zbadał ogólne właściwości termodynamiczne cieczy i gazów w szerokim zakresie ciśnień i temperatur. Od 1882 do 1923 roku pracował jako profesor fizyki doświadczalnej na Uniwersytecie w Lejdzie [1, 2]. W 1894 roku założył laboratorium kriogeniczne. Od 1895 roku skoncentrował się na doskonaleniu technik eksperymentalnych w badania metali i płynów w niskich temperaturach [1]. Z pomocą swojego brata (ówczesnego dyrektora Wydziału Zagranicznych Stosunków Handlowych w Amsterdamie) sprowadził do laboratorium duże pokłady minerału zwanego monacytem. Udało się uzyskać z nich ponad 360 litrów gazowego helu. Wszystkie te przygotowania były związane z wyścigiem dotyczącym skroplenia helu, ostatniego tzw. gazu trwałego. Kulminacją jego wysiłków było uzyskanie ciekłego izotopu helu 4 w dniu 10 lipca 1908 roku [4, 5]. Uzyskując jeszcze niższą temperaturę tego pierwiastka (0,9 K), zbliżył się do granicy zera absolutnego [1].
xxxx
Rys. 2. Od lewej siedzą Paul Ehrenfest, Hendrik Lorentz, Niels Bohr i Heike Kamerlingh Onnes (Laboratorium Kriogeniczne w Lejdzie 1919)

Później jego uczniowie W. H. Keesom i W. J. de Haas prowadzili eksperymenty w tym samym laboratorium. Osiągnęli jeszcze niższe temperatury. Doniosłym odkryciem Kamerlingha Onnesa było stwierdzenie, że niektóre czyste metale (t.j. rtęć, cyna i ołów) nadprzewodzą w bardzo niskich temperaturach. Wyniki badań zostały opublikowane w Proceedings of the Royal Academy of Sciences w Amsterdamie [2, 6].
wykres dla mercury
Rys. 3. Wykres zależności oporu elektrycznego od temperatury dla czystej rtęci uzyskany przez Heike Kamerlingh Onnes’a (1911) [6]

W 1913 roku został uhonorowany Nagrodą Nobla z Fizyki za badanie właściwości substancji w najniższych temperaturach i skroplenie helu [1-5]. Został nazwany „ojcem fizyki niskich temperatur”.
Został członkiem Królewskiej Akademii Nauk w Amsterdamie [2]. Był jednym z założycieli Stowarzyszenia (obecnie Instytutu) International du Froid. Był dowódcą Zakonu Holandia Lion, Order Oranje-Nassau Niderlandów, Orderu św. Olafa Norwegii i Orderu Odrodzenia Polski. Trzymał doktorat honoris causa na Uniwersytecie w Berlinie, został odznaczony Medalem Matteucci, Medalu Rumforda, Baumgarten Preis i Medalu Franklina. Był członkiem Towarzystwa Przyjaciół Nauk w Moskwie i Akademii Nauk w Kopenhadze, Uppsala, Turynie, Wiedniu, Getyndze i Halle [2].
Poza pracą naukową jego pasją było życie rodzinne i pomoc ludziom, którzy jej potrzebowali. Mimo, że jego praca była także hobby, był daleki od bycia pompatyczny uczonym. Jego filantropia mocno uaktywniła się w czasie i po I wojnie światowej. Bardzo chciał zniszczyć różnice w powojennym świecie naukowców i wspomóc głodujące dzieci w krajach cierpiących na niedobór żywności. W 1887 ożenił się z Marią Adriana Wilhelmina Elisabeth Bijleveld, która zawsze wspierała męża we wszystkich jego działaniach. Mieli jednego syna, Alberta który stał się wysokim rangą urzędnikiem w Hadze [2].

Heike Kamerlingh Onnes po krótkiej chorobie, zmarł w Lejdzie w dniu 21 lutego 1926 roku [2].

Bibliografia:
[1] http://www.britannica.com/EBchecked/topic/310587/Heike-Kamerlingh-Onnes
[2] http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1913/onnes-bio.html
[3] http://www.magnet.fsu.edu/education/tutorials/pioneers/onnes.html
[4] Pobell F.: Matter and methods at low temperatures, Heidelberg, Springer-Verlag, 1992
[5] Enss Ch., Hunklinger S.: Low-temperature Physics, Heidelberg, Springer-Verlag, 2005
[6] Kamerlingh Onnes H. „On the sudden rate at which the resistance of mercury disappears”, Communications from the Physical Laboratory at the University of Leiden No 124g (1911)