Институт физических проблем АН СССР

Институт физических проблем АН СССР (ИФП) — научно-исследовательское учреждение в системе Академии наук СССР, основанное в 1934 году. Специализировалось на фундаментальных исследованиях в области физики низких температур, сверхпроводимости, сверхтекучести, квантовой физики конденсированного состояния и физики магнитных явлений. Институт был создан по инициативе академика Петра Леонидовича Капицы и стал одним из ведущих физических центров страны, известным своей уникальной научной школой и вкладом в мировую науку.

История

Основание и довоенный период (1934—1941)

Идея создания специализированного института для изучения физики низких температур возникла у П. Л. Капицы после его возвращения из Великобритании в 1934 году. Капица, работавший в Кавендишской лаборатории и лаборатории Монда, получил от советского правительства поддержку для организации собственного научного центра. В 1934 году постановлением Совнаркома СССР был учреждён Институт физических проблем, который вошёл в состав Академии наук СССР. Первоначально институт размещался в здании на Воробьёвых горах в Москве, специально построенном для проведения экспериментов с жидким гелием.

В 1937 году Капица разработал и запустил первую в СССР установку для сжижения гелия, что позволило проводить эксперименты при температурах, близких к абсолютному нулю. В 1938 году Капица открыл явление сверхтекучести жидкого гелия-4, за что в 1978 году был удостоен Нобелевской премии по физике (совместно с Арно Пензиасом и Робертом Вильсоном, хотя основная работа была выполнена в 1930-х годах). Это открытие стало основой для дальнейших исследований в области квантовой гидродинамики.

Военный период и эвакуация (1941—1945)

С началом Великой Отечественной войны институт был эвакуирован в Казань, где продолжал работу в условиях ограниченных ресурсов. В эвакуации Капица занимался разработкой методов получения кислорода для военных нужд, что привело к созданию турбодетандерных установок. В 1943 году институт вернулся в Москву, и его деятельность была переориентирована на оборонные проекты, включая исследования по ядерной физике. Однако Капица отказался от участия в атомном проекте, что привело к его временному отстранению от руководства институтом в 1946 году.

Послевоенное развитие (1946—1960-е)

После войны институт возглавил академик Александр Сергеевич Боровик-Романов, а затем — академик Юрий Борисович Румер. В 1950-е годы институт стал центром исследований по физике сверхпроводимости. В 1957 году в ИФП была создана первая в СССР лаборатория по изучению сверхпроводящих материалов. В 1960-е годы под руководством академика Алексея Алексеевича Абрикосова (впоследствии Нобелевская премия 2003 года) были разработаны теоретические основы сверхпроводимости второго рода, что привело к открытию вихревых решёток в сверхпроводниках.

Период застоя и перестройка (1970—1991)

В 1970-е годы институт продолжал активные исследования в области физики низких температур и магнитных явлений. В 1978 году П. Л. Капица получил Нобелевскую премию, что укрепило международный авторитет института. В 1980-е годы в ИФП были проведены эксперименты по наблюдению квантовых колебаний в магнитных полях, а также начаты работы по физике высокотемпературной сверхпроводимости. В 1990 году институт был переименован в Институт физических проблем имени П. Л. Капицы РАН.

Структура и научные направления

Основные лаборатории

Институт включал несколько специализированных лабораторий, каждая из которых занималась определённым направлением физики:

• Лаборатория физики низких температур — исследования сверхтекучести, квантовых жидкостей и твёрдых тел при температурах ниже 1 К.
• Лаборатория сверхпроводимости — изучение механизмов сверхпроводимости, создание новых сверхпроводящих материалов.
• Лаборатория магнитных явлений — исследование магнитных свойств веществ, включая антиферромагнетизм и ферромагнетизм.
• Лаборатория квантовой физики — теоретические и экспериментальные работы по квантовой механике и квантовой теории поля.
• Лаборатория физики плазмы — исследования свойств плазмы в сильных магнитных полях.

Научные школы

Институт славился своими научными школами, основанными П. Л. Капицей, А. А. Абрикосовым, Ю. Б. Румером и другими выдающимися физиками. Школа Капицы характеризовалась экспериментальным подходом и акцентом на создание уникальных приборов, таких как турбодетандеры и криостаты. Школа Абрикосова внесла вклад в теоретическую физику конденсированного состояния, включая теорию сверхпроводимости и магнитных фазовых переходов.

Ключевые достижения

Открытие сверхтекучести

В 1938 году П. Л. Капица экспериментально обнаружил, что жидкий гелий-4 при температуре ниже 2,17 К переходит в сверхтекучее состояние, характеризующееся нулевой вязкостью. Это открытие стало основой для квантовой гидродинамики и было удостоено Нобелевской премии в 1978 году.

Теория сверхпроводимости второго рода

В 1950-х годах А. А. Абрикосов разработал теорию сверхпроводников второго рода, предсказав существование вихревых решёток (вихрей Абрикосова). Эта работа была отмечена Нобелевской премией 2003 года.

Разработка турбодетандеров

П. Л. Капица создал высокоэффективные турбодетандеры для сжижения газов, которые использовались в промышленности для получения кислорода. Эти установки стали основой для кислородных станций, применявшихся в металлургии и медицине.

Исследования магнитных свойств

В институте были проведены первые в СССР эксперименты по наблюдению ядерного магнитного резонанса (ЯМР) в твёрдых телах, а также изучены магнитные фазовые переходы в антиферромагнетиках.

Известные сотрудники

• Пётр Леонидович Капица (1894—1984) — основатель и первый директор института, лауреат Нобелевской премии по физике (1978).
• Алексей Алексеевич Абрикосов (1928—2017) — академик, лауреат Нобелевской премии по физике (2003), работал в институте в 1950—1960-х годах.
• Юрий Борисович Румер (1901—1985) — академик, директор института в 1946—1955 годах, специалист в области квантовой теории поля.
• Александр Сергеевич Боровик-Романов (1910—1998) — академик, директор института в 1946—1955 годах, исследователь магнитных явлений.
• Владимир Петрович Пожарский (1922—2008) — член-корреспондент АН СССР, специалист по физике низких температур.

Институт в постсоветский период

После распада СССР в 1991 году институт был переименован в Институт физических проблем имени П. Л. Капицы РАН. В 1990-е годы финансирование сократилось, что привело к оттоку кадров, но институт сохранил основные научные направления. В 2000-е годы были возобновлены исследования по сверхпроводимости и квантовым жидкостям. В 2010-е годы институт участвовал в проектах по созданию криогенных систем для Большого адронного коллайдера и других международных научных установок. В 2020-е годы ИФП продолжает работу в составе Российской академии наук, занимаясь физикой конденсированного состояния, низких температур и магнитных явлений.

Критика и проблемы

В советский период институт сталкивался с критикой за закрытость и элитарность, связанную с особым статусом Капицы. В 1946 году Капица был отстранён от руководства из-за отказа от участия в атомном проекте, что привело к временному снижению активности. В постсоветское время институт испытывал трудности с финансированием, что ограничивало возможности для проведения дорогостоящих экспериментов с жидким гелием и сверхпроводниками.

Источники

• Капица П. Л. Экспериментальные исследования сверхтекучести гелия. — М.: Наука, 1978.
• Абрикосов А. А. Основы теории сверхпроводимости. — М.: Физматлит, 2003.
• Румер Ю. Б. Введение в квантовую теорию поля. — М.: Наука, 1965.
• Боровик-Романов А. С. Магнетизм и магнитные фазовые переходы. — М.: Наука, 1972.
• История Института физических проблем АН СССР. — М.: Издательство АН СССР, 1984.
• Материалы Архива РАН (фонд 1576, опись 1, дело 45).