Вместе со своим сотрудником Ю. М. Ципенюком, сотрудниками ОИЯИ и ФЭИ «проведено систематическое исследование фотоделения, приведшего к установлению ряда новых закономерностей в этой области, экспериментально подтверждающих так называемую двугорбую структуру делительного барьера, ставшую важным завоеванием физики ядра», — писал Сергей Петрович в той же неопубликованной представительской статье 1979 года.
Ю. М. Ципенюк вспоминает при этом ситуацию, когда Сергей Петрович принял самое деятельное участие в его судьбе: когда тому в своей дипломной работе не удалось ответить на вопрос: «Можно ли наблюдать недавно открытый эффект Мессбауэра на микротроне?» — Сергей Петрович поговорил с отцом, напомнил о предыдущей, весьма успешной и опубликованной работе Ципенюка «Пробное тело в открытом резонаторе», предлагавшей новый способ определения поля в пространстве. Петр Леонидович пожал плечами и сказал: «Он же сделал хорошую работу, пусть и защищает ее досрочно». Ранее был только один подобный случай с учеником Ландау. Почему теоретики могут, а экспериментаторы нет? Юрий Михайлович досрочно защитился и на всю жизнь остался работать в институте.
На территории института микротронная группа во главе с Сергеем Петровичем работала в «помещении номер три» — небольшом двухэтажном здании на западном краю институтской площади, рядом с забором Института химической физики, ныне носящего имя Н. Н. Семенова. Метрах в восьмидесяти, через пруд, находится особняк П. Л. Капицы, где сегодня открыт его мемориальный музей-кабинет.
История Института физических проблем к тому времени была связана с именами выдающихся советских ученых и светил мировой физики. Здесь не раз бывал Дирак, в 1961 году институт, за год до смерти, посетил Нильс Бор.
Рассказывают, что на устроенном в честь Н. Бора семинаре П. Л. Капица спросил у датчанина:
— Скажите, почему все так стремятся попасть на работу в ваш коллектив?
— Наверное, потому, что мы не боимся показаться дураками, — с улыбкой ответил Бор.
— Ну да, — сразу нашелся Петр Леонидович, — у нас несогласных клянут и проклинают. — Он посмотрел в сторону Ландау (отличавшегося нетерпимым отношением к оппонентам): — А у вас находят их работы смелыми и интересными.
В 1962 году С. П. Капица защитил в Дубне, в Объединенном институте ядерных исследований, диссертацию доктора физико-математических наук, которая так и называлась — «Микротрон».
Решением ВАК от 24 ноября 1962 года ему была присвоена степень доктора физико-математических наук (диплом от 27 декабря 1962 года).
В соответствии с приказом по ИФП АН СССР старшему научному сотруднику С. П. Капице с 24 ноября 1962 года в связи с решением ВАК был установлен оклад 400 рублей в месяц. Параграф 2 того же приказа указывал, что за ним сохранялась надбавка к окладу, предусмотренная приказом от 11 июля 1958 года.
Таким образом, Сергей Петрович получал очень хорошие по тем временам деньги — свыше 500 рублей в месяц. Средняя зарплата в те годы едва превышала 80 рублей в месяц, но квартплата была мизерной — до 10 рублей в месяц, бутылка водки стоила 2 рубля 12 копеек, килограмм мяса — полтора-два рубля, десяток яиц — 80 копеек, батон белого хлеба — от 9 до 20 копеек, килограмм черной икры — 19 рублей…
Работы на микротроне в те годы велись очень активно. Его применение намечалось в дефектоскопии, медицине, геологии… Его считали одним из самых перспективных ускорителей в научных исследованиях, в том числе и в квантовой механике.
Заметим, что круг научных интересов С. П. Капицы был необычайно широк. Он — автор работ в области сверхзвуковой аэродинамики, земного магнетизма, ускорителей частиц, прикладной электродинамики, синхротронного излучения, ядерной физики.
Главным научным достижением С. П. Капицы того времени было создание (совместно с упомянутыми выше В. П. Быковым, В. Н. Мелехиным, Е. Л. Косаревым, Л. Б. Луганским, Ю. М. Ципенюком) эффективного ускорителя электронов — микротрона. В результате этих работ микротрон занял ведущее место в области электронных ускорителей на энергию до 30 МэВ. Микротроны нового типа нашли широкое применение в ядерной физике, дефектоскопии толстостенных изделий, радиоактивационном анализе как инжекторы в ускорителях высокой энергии, для физических исследований и т. п. Удачная конструкция микротрона нового типа предопределила их достаточно широкое распространение в ведущих странах мира. Только в СССР, по оценке специалистов, было построено около ста микротронов.
Капица-старший всегда с самым пристальным вниманием наблюдал за научной деятельностью своего сына, придавал ей большое значение, о чем, в частности, свидетельствует тот факт, что он написал предисловие к книге «Микротрон»
С. П. Капицы и В. Н. Мелехина, выпущенной издательством «Наука» в 1969 году, а вскоре переведенной на английский язык и изданной в Лондоне. Приводим краткое предисловие великого ученого к названной книге полностью:
«Эта книга посвящена микротрону — циклическому ускорителю электронов. Работа над этим ускорителем была начата в Физической лаборатории десять лет назад, и сейчас настало время подвести некоторые итоги.
Хотя микротрон был предложен В. И. Векслером уже давно, в 1944 г., первые попытки осуществить его не были достаточно успешными, и, как видно из этой монографии, только через 15 лет был построен микротрон, эффективно ускоряющий электроны. Сейчас можно считать, что в диапазоне энергий примерно от 5 до 50 МэВ для ряда применений микротрон является наиболее эффективным ускорителем. Этот диапазон перекрывается также линейными ускорителями, но микротрон значительно проще, имеет высокую стабильность, большой к. п. д. и позволяет создавать электронные пучки большой концентрированной мощности из хорошо сгруппированных сгустков.
Первоначально микротрон привлек к себе наше внимание тем, что создаваемые им электронные сгустки казались очень подходящими для генерирования мощных колебаний в миллиметровом диапазоне волн. Эти надежды не оправдались, но в результате проведенной работы был создан эффективно работающий микротрон — ускоритель, представляющий интерес во многих областях физики и техники. Например, являясь простым и эффективным источником гамма-лучей, он сразу нашел применение на практике в дефектоскопии и радиоактивном анализе. Будучи источником мощных электронных пучков, он используется как инжектор, и, кроме того, имеется еще ряд чисто научных применений.
За последние пять лет микротрон стал широко применяться как у нас, так и за границей. Широкое внедрение микротрона в практику произошло после того, как на основании новых идей удалось найти ряд конструктивных решений, сделавших микротрон простым, эффективным и надежным прибором. Этим решениям микротрон обязан своим вторым рождением. В основном они были найдены у нас в Физической лаборатории авторами этой монографии с участием возглавляемого ими коллектива. Как увидят читатели этой монографии, успешное развитие микротрона произошло потому, что был предложен эффективный ускоряющий резонатор, в котором расположен горячий термокатод, эмитирующий электроны. Точный численный расчет траекторий в этой системе позволил решить наиболее трудную задачу — введение электронов на первую орбиту. Была также создана теория, позволившая детально рассчитать стабильность дальнейшего движения электронного пучка.
Растущий интерес к микротрону привел к появлению большого числа работ, посвященных его теории и экспериментальному исследованию. Мы думаем, что опубликование настоящей монографии, в которой собраны и систематизированы основные результаты этих работ, является весьма своевременным. Эта монография написана ведущими специалистами в данной области и, несомненно, будет соответствовать практическим запросам. В монографию вошли некоторые неопубликованные результаты, полученные авторами. Сначала мы предполагали издать книгу в виде очередного сборника «Электроника больших мощностей». Поскольку, однако, эта книга в значительной мере основана на ранее опубликованных работах, а наши сборники предназначены для оригинальных исследований, было решено выпустить ее в виде отдельной монографии.