А затем там же, в Кембридже, Петр Капица изобрел оригинальную машину для ожижения гелия. Вот что пишет про этот период его творчества советский физик, академик и многолетний сотрудник Петра Леонидовича по московскому Институту физических проблем (ИФП) А. С. Боровик-Романов:
«Исследования свойств металлов в сильных магнитных полях логически привели П. Л. Капицу к необходимости перенести эти исследования в область возможно более низких температур… Наиболее низкие температуры в те годы получали с помощью жидкого гелия. Для этого использовались ожижители гелия, работающие на основе эффекта Джоуля—Томсона – охлаждения газа при его дросселировании, то есть пропускании газа через вентиль с поддержанием в нем большого перепада давления. Как известно, эффект Джоуля—Томсона связан с неидеальностью газа и приводит к его охлаждению только ниже определенной температуры, называемой температурой инверсии. Температура инверсии гелия порядка 50К. Поэтому в ожижителях гелия, работающих на основе эффекта Джоуля—Томсона, необходимо иметь предварительную ступень охлаждения гелия жидким водородом.
П. Л. Капица создал установку для ожижения гелия, в которой охлаждение газа происходило благодаря совершению внешней работы при адиабатическом расширении газа в специальном детандере – поршневой машине. Этот метод является термодинамически наиболее выгодным, во много раз эффективнее метода, основанного на эффекте Джоуля—Томсона, и не требует предварительного охлаждения жидким водородом. Однако для его реализации необходимо было решить, казалось бы, неразрешимую задачу – найти материал для смазки, работающий при столь низких температурах. Петр Леонидович предложил очень смелое решение: использовать для «смазки» сам газообразный гелий, оставив зазор между стенкой поршня и цилиндром в 35 мкм. Для того чтобы поршень при этом не перекашивался и не заклинивался, на нем было сделано несколько кольцевых канавок, по которым выравнивалось давление газа на стенку цилиндра»[7].
Первый ожижитель такого типа Андрюшин папа Петр Леонидович Капица построил 19 апреля 1934 года, сейчас по этому принципу строятся практически все ожижители…
С благодарностью вспоминая своего первого научного руководителя Петра Капицу, английский физик Ч. Дж. Милнер писал: «Он показывал жидкий гелий пяти или шести именитым особам, среди которых, несомненно, были Резерфорд и Фаулер (астрофизик, определивший давление в атмосфере звезд и заложивший основы теории белых карликов. –