Piotr Leonidovich Kapitsa es un destacado físico ruso, el cual forma parte de la selecta lista de físicos rusos ganadores de premios Nobel, cuya labor en el campo de la física de bajas temperaturas, lo consolidó como uno de los grandes científicos del siglo XX. Nacido en 1894 en Kronstadt (imperio ruso) y fallecido en 1984 en Moscú, Kapitsa dedicó su vida al estudio experimental de los estados de la materia a temperaturas cercanas al cero absoluto, lo cual lo hizo acreedor al Premio Nobel de Física en 1978.
Estudios
Kapitsa inició sus estudios en el Instituto Politécnico de Petrogrado (hoy San Petersburgo), formándose inicialmente en ingeniería eléctrica y luego como profesor universitario hasta el año 1921. Tras la tragedia personal de perder a su esposa e hijos durante la guerra civil rusa, decidió emigrar al Reino Unido para dedicarse plenamente a la investigación física en la Universidad de Cambridge, donde trabajó bajo la dirección de Ernest Rutherford, en el famoso Laboratorio Cavendish, donde desarrolló varios equipos para generar campos magnéticos extremadamente intensos.
Publicaciones y aportaciones académicas
Entre sus contribuciones más relevantes, se destacan los estudios sobre la licuefacción de gases (licuación de gases) y la creación de dispositivos capaces de producir helio líquido de forma eficiente, lo que revolucionó la física de bajas temperaturas. En 1934 diseñó una máquina para licuar helio por expansión periódica del gas, lo cual permitía obtener grandes cantidades sin necesidad de enfriarlo previamente con hidrógeno líquido.
Kapitsa también es reconocido por sus artículos sobre transferencia de calor y superfluidez en el helio II, además de investigar el comportamiento excepcional del helio en estado líquido por debajo de 2,2K, sentando las bases de la teoría de la superfluidez.
Con la obra de Kapitsa se abre una nueva era en la experimentación a temperaturas ultrabajas, con un enfoque técnico y teórico profundo, lo cual facilitó el desarrollo de nuevos instrumentos y nuevas líneas de investigación en termodinámica y física cuántica del helio líquido.
Premio Nobel de Física en 1978
En 1978, la Academia Sueca de Ciencias otorgó a Piotr Kapitsa el Premio Nobel de Física por sus invenciones y descubrimientos fundamentales en el campo de la física de bajas temperaturas, Kapitsa compartió el premio con Arno Penzias y Robert Wilson por el descubrimiento de la radiación de fondo cósmico de microondas.
La Academia resaltó sus dispositivos innovadores para producir helio líquido y sus experimentos que revelaron la naturaleza de la superfluidez, al demostrar que el helio II se comporta como un fluido cuántico macroscópico con viscosidad prácticamente nula y alto orden atómico. Este premio reconoció no sólo un hallazgo puntual, sino cuatro décadas de liderazgo y trabajo experimental de alta precisión.
Comprendiendo los conceptos e investigaciones de Piotr Kapitsa
Kapitsa estudió el fenómeno llamado superfluidez, que ocurre cuando el helio líquido (helio II) se enfría por debajo de unos 2,2 kelvin y comienza a fluir sin casi fricción alguna, atravesando poros microscópicos y trepando por las paredes de los recipientes.
Estas propiedades excepcionales indican que, a esas temperaturas, el helio alcanza un estado cuántico colectivo. en el que sus átomos se comportan de manera coordinada, similar a un condensado macroscópico de bosones. Sus experimentos pusieron en evidencia la existencia de conductos térmicos y mecánicos muy distintos a los de líquidos normales, planteando nuevos modelos teóricos que fueron desarrollados, entre otros, por Lev Landau (ganador del nobel de física en el año 1962).
Importancia de su trabajo para la ciencia
El trabajo de Kapitsa abrió caminos esenciales hacia la comprensión de sistemas cuánticos macroscópicos, con implicaciones directas en áreas como la superconductividad, los condensados de Bose‑Einstein (BEC) y la física aplicada a dispositivos de escaneo magnético, como los resonadores y los imanes superconductores.
Es importante destacar que la capacidad para diseñar instrumentos de nueva generación inspiró la creación de laboratorios especializados en bajas temperaturas, tanto en Cambridge como en Moscú, fortaleciendo las capacidades experimentales de la física moderna.
La actitud crítica de Kapitsa ante ciertos proyectos militares, como la bomba atómica soviética, también lo convirtió en una figura emblemática de la responsabilidad ética del científico.
Piotr Kapitsa representa un ejemplo paradigmático de cómo la combinación entre ingenio experimental, creatividad técnica y rigurosidad académica, pueden transformar una rama de la ciencia. Sus descubrimientos sobre la superfluidez y sus invenciones en la física de bajas temperaturas, no solo le valieron el Nobel de Física en 1978, sino que sembraron el campo para una nueva física cuántica de estados macroscópicos, vigente y fructífera en la ciencia contemporánea.
¿Qué opinas sobre este tema? ¿Conocías sobre el trabajo de Piotr Kapitsa y su influencia en la física cuántica?
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Imagen tomada del Instituto Conjunto de Investigación Nuclear de Rusia.