正是在使用尼山磁控管进行实验时，卡皮察观察到高温等离子体的形成 现象，这形成利用这种高频仪器作为将来建立热核反应堆基础的想法。在热 核聚变的研究上，卡皮察以大功率电子技术为起点，开始了多年的探索。
在家庭实验室，卡皮察还对解决数学和力学方面的一些迫切问题做了很 多工作。
当时在尼科林山上，卡皮察的工作环境是这样的：
“别墅的警卫室变成了农村实验室。大家都称它为‘伊弗普’——物理 问题小木屋。小木屋有两间房子、一间厨房和汽车库。在机械加工室有车床、 铣床、钻床和磨床。离实验室不远有一间板棚，把它变成了细木工车间，用 炉子供暖，只在最近才改用水暖设备，……地方不够用，因此又在实验室边 上接了一间，大家叫它货舱。”
“逐渐又有了存放各种科学杂志和书籍的柜子，它们又得占一间房子。 实验室开始侵占到住房了。有一次制造仪器需要银，农村实验室没有贵重金 属储备，不得不利用银汤匙来做。”
几乎每个星期天，A·И·阿利汗诺夫院士都到尼科林山来看望卡皮察。 他总随身带一筐水果和一瓶卡皮察爱喝的亚美尼亚白兰地酒。阿利汗诺夫是 帮助卡皮察装备家庭实验室的为数不多的科学家之一。
卡皮察平日深居简出，工作十分繁忙，既要搞科研，又要回复许多人写 给他的信，还要撰写文章。他写的文章有纪念罗蒙诺索夫、巴甫洛夫等人的， 也有纪念富兰克林、卢瑟福等人的。他的生活虽然十分紧张，但很有规律。
在这段时间里，他收到了斯大林寄来的《苏联社会主义经济问题》一书， 向他征求意见。卡皮察读完这本书之后，写了整整17页的信给斯大林，指出 斯大林把社会主义发展规律和自然规律弄混淆了。斯大林看了意见以后，并 没有生气，还多次打电话同他联系，相互交谈。事后，卡皮察对人说，斯大 林是容得别人提意见的人。
1954年，卡皮察长期的隐居生活宣告结束，他的家庭实验室搬进了物理 问题研究所，并冠之以“物理实验室”之名，而列入苏联科学院的正式科研 机构名单之中。1955年，卡皮察被重新任命为物理问题研究所所长，同时兼 任物理实验室主任之职。在实验中，他继续进行尼科林山隐居时开始的等离 子体柱的研究。
物理问题研究所恢复了讨论会，许多人把它们称为“卡皮察会”。像过 去一样，大礼堂总是满满的，莫斯科各个高等院校，各个科学研究所各类职 称的科学工作者纷纷前来参加，有时甚至从外市也有人来参加，大学生们也 很乐意到讨论会来听听。卡皮察为讨论会选择的题目是非常现实和迫切的。 他清楚地懂得，在许多科学家云集的讨论会上，研究分析最迫切问题的重要 性。
1970年12月，苏联部长会议发明和发现委员会已将卡皮察的发现——
《在高压条件下，在线型高频放电时，高温等离子体的形成》进行了登记。 同年，题为《具有在高频场中自由飞翔等离子体柱的热核反应堆》一文问世。
卡皮察深信，热核聚变在动力学中具有重要作用，他在这一领域的工作 还在继续中。
六、荣誉
1965年1月，丹麦工程师协会授予卡皮察以尼尔斯·玻尔奖章。卡皮察 非常高兴，但他不愿去哥本哈根领奖，因为要张罗成百上千件琐碎事，包括 他自己的所有衣服在内，而他对这一切早已生疏，宛如隔世。
卡皮察已经30多年没有离开过自己的祖国了。虽说邀请接踵而来，极为 繁多，西方进步的科学家们都记得年轻的俄国实验家、卢瑟福才华洋溢的学 生和朋友。
其实，从青年时代起，卡皮察就喜欢旅行。在旅行中，他注意观察生活， 并获得许多发现，而不仅仅是科学方面的。卡皮察19岁时，他在大学生假期 中到北方白海沿岸去旅行。那时，他已表现出一种实用主义精神，他注意力 集中在沿海居民从鳕鱼肝脏中所提取的鱼肝油上面，并写了一篇随笔《鱼肝 油》，1913年刊登在《守卫者》杂志上。他在自己这第一次旅行中，还拍了 很多照片，即使现在，他还喜欢摄影。
卡皮察推辞不过，丹麦之行定在1965年5月22日，临行前的主要麻烦 是燕尾服引起的。晋见丹麦国王要穿燕尾服，必须是燕尾服。但找不到裁缝 定做，卡皮察只好把在剑桥时穿过的燕尾服修整一番。
在哥本哈根，卡皮察作为先进苏联科学的使者，受到热烈欢迎。他会见 了许多科学家，其中包括已故尼尔斯·玻尔教授的儿子艾吉·玻尔，参观了 著名的理论物理研究所，做了几次演讲。
在授奖仪式上，理论物理研究所所长艾吉·玻尔讲了话，介绍了卡皮察 杰出的成绩和贡献。
“卡皮察是俄国科学界伟大和悠久传统的、功勋卓绝的代表。他属于这 样一些伟大的科学家之列，他们利用在苏联为科学创立的新条件，为苏联科 学家现代的卓越研究奠定了基础。卡皮察科学工作的特点是在实验方面的高 超技巧和实验研究技术方面的满腔热忱。他开始时，受过工程师的教育，并 树立了一个新型专家——物理学家——工程师的榜样……卡皮察是一位罕见 的人材，他把物理科学和工程科学结合在一起……为了科学与工业之间的联 系，他正付出巨大努力。我们也知道，他为自己国家作出重大功绩所获得的 崇高评价，因而授予他本人和他的研究所许多奖赏和光荣称号。”
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