El estado superfluido de la materia; Kapitsa.

El 8 de julio de 1894, nacía el físico soviético Piotr Leonídovich Kapitsa (Kronstadt, 8 de julio de 1894 – Moscú, 8 de abril de 1984).

En 1978 recibió el premio Nobel de física por su trabajo en la física de bajas temperaturas.

 

KapitsaKapitsa estudió en el Instituto Politécnico de Petrogrado donde se graduaría en 1918. En 1921, sería nombrado profesor del Instituto. Se trasladaría al Reino Unido en 1921 para estudiar en la Universidad de Cambridge, donde trabajaría con el físico y químico británico Ernest Rutherford.

En 1924 fue nombrado director asistente para la investigación del magnetismo en el laboratorio Cavendish. En el laboratorio logrará crear mediante la inyección corrientes intensa por breves períodos en electroimanes de núcleo de aire los campos magnéticos más intensos disponibles hasta la fecha (500.000 gauss, cifra que se logró superar a partir de 1956), con los que realizó diversas investigaciones.

En 1928 descubrió la dependencia lineal de la resistividad por el campo magnético de diversos metales en campos magnéticos intensos.

En 1930 sería nombrado Director del laboratorio Mond Royal Society en Cambridge donde permanecería hasta 1934.

En 1934, durante un viaje profesional a la Unión Soviética, fue detenido por orden directa de Stalin no autorizando su regreso al Reino Unido.

Fue nombrado director del Instituto Valiov de la Academia de Ciencias de la Unión Soviética. Por intercesión del propio Rutherford, logró que le fueran enviados todos los aparatos del laboratorio Mond,. En el Instituto Valiov continuó con las investigaciones iniciadas en Cambridge sobre la física de bajas temperaturas y la conducción del calor en helio líquido. Consiguió crear un licuefactor por el método de expansiones múltiples que le permitía conseguir helio líquido. Descubrió que el helio II (forma estable de helio líquido por debajo de los 2,2 ºK) fluía sin presentar apenas viscosidad en 1937. El anuncio del estado superfluido de la materia se produjo en 1938.

En 1939 desarrolló un nuevo método para la licuefacción de aire con un ciclo de baja presión usando una turbina de expansión especial de alta eficiencia.

Sus investigaciones sobre la superfluidez se publicaron en los artículos «Transferencia de calor y superfluidez en el helio II» e «Investigaciones sobre el mecanismo de la transferencia de calor en el helio II», ambos de 1941.

kapitsa2Por su negativa a participar en el programa soviético de la bomba atómica en 1946, por sus conflictos personales con miembros del partido comunista, le ocasionó la desposesión de sus cargos y el confinamiento en su domicilio hasta el fallecimiento de Stalin en 1953.

Tras la muerte de Stalin, en 1955 volvió a hacerse cargo del Instituto Valiov, desde donde dirigió el programa de satélites que lanzó los Sputnik I y II. Trabajó también en la consecución de reactores de energía termonuclear. Fue un firme abanderado de la utilización del conocimiento científico con fines pacíficos.

Kapitsa obtuvo en 1966 el premio Rutherford.

El planeta enano 3437 Kapitsa, descubierto por el astrónomo soviético Lyudmila Georgievna Karachkina en 1982 recibe su nombre en honor a Kapitsa.

Pyotr Kapitsa falleció 8 de abril de 1984 en Moscú.

El superfluido es un estado de la materia caracterizado por la ausencia total de viscosidad, de manera que, en un circuito cerrado, fluiría interminablemente sin fricción. Fue descubierta en 1937 por Piotr Kapitsa, John F. Allen y Don Misener, y su estudio es llamado hidrodinámica cuántica.

Es un fenómeno físico que tiene lugar a muy bajas temperaturas, cerca del cero absoluto, límite en el que cesa toda actividad. Un inconveniente es que casi todos los elementos se congelan a esas temperaturas. Pero hay una excepción: el helio.

Existen dos isótopos estables del helio, el helio-4 (el más abundante de los dos isótopos de helio naturalmente presentes, formando aproximadamente el 99.99986 % del helio en la Tierra) y el helio-3 (que es raro) y se produce en la desintegración beta del tritio en reactores nucleares. También se encuentra en la superficie de la Luna, arrastrado hasta allí por el viento solar.

kapitsa3Los dos isótopos se comportan de modos muy diferentes, lo cual sirve para examinar los efectos de las dos estadísticas cuánticas, la estadística de Fermi-Dirac, a la que obedecen las partículas de espín semi-entero, y la estadística de Bose-Einstein, seguida por las partículas de espín entero.

Cuando se congela el helio-4 a menos de 2.17 kelvin (-271 °C), este se vuelve un superfluido, con propiedades muy diferentes a la de un líquido ordinario. Por ejemplo, si el helio-4 se deja en un vaso destapado, una delgada capa se forma a los lados del vaso, desbordándose. Este extraño comportamiento es el resultado de la relación de Clausius-Clapeyron y no puede ser explicada por el modelo actual de mecánica clásica ni por la física nuclear de los modelos eléctricos.

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Publicado el 8 julio, 2016 en Física. Añade a favoritos el enlace permanente. Deja un comentario.

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