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  1894年出生於沙俄的喀琅施塔得一個軍事工程師家庭。一戰期間,卡皮察被迫中斷學業,在波蘭前線做了兩年救護車司機。卡皮察1918年在彼得堡工學院畢業後留校當講師。留校期間,卡皮察和N.N.謝苗諾夫在這裡一同研究,他提出了一個確定原子磁矩的相互作用與非均勻磁場的方法。這種方法後來被用在著名的施特恩-格拉赫實驗。1921年前往英國劍橋大學,在別人的建議下於盧瑟福領導的卡文迪許實驗室工作十餘年,在那裡進行強磁場方面的研究,1923年他做了第一個實驗。通過一個被放置在強大的磁場中的雲室,他觀察了彎曲的α粒子的路徑。1924年他開發的方法獲得非常強大的磁場和生產領域的達320千高斯在體積2立方厘米。1928年,他發現放置在很強的磁場的各種金屬的電阻率線性依賴於磁場。1928年,他發現電阻率的線性依賴於很強的磁場中的各種金屬。在劍橋的最後幾年卡皮察轉向低溫研究。1929年卡皮察被選為英國皇家學會院士。1930年成為專門研究強磁場的蒙德實驗室的第一任主任。在1920年代,他發起建立的技術就是超強磁場的高電流注入短暫專門建造的空芯電磁鐵。  1934年,卡皮察回國探望母親,從此留在了蘇聯,被任命為物理問題研究所的所長,他沒有裝置,所以所需要的實驗儀器由蘇聯政府在盧瑟福的協助下從蒙德實驗室購得。在1930年代,他開始做低溫研究,開始以批判分析現有的方法獲得較低溫度。 1934年,他開發了新的裝置和原有裝置(基於絕熱原則)作出大量的液態氦。1938年,卡皮察和約翰·艾倫等人發現了液態氦II在低溫下的超流體。1939年當選蘇聯科學院院士。卡皮察是盧瑟福在劍橋大學的學生(1923年至1926年),在卡文迪什實驗室助理署長進行磁性研究(1924至1932年) 在俄羅斯,卡皮察開始了一系列的實驗,以研究液氦為主,導致在1937年發現的超流性(不要混淆超導)。他報告的這一些新的物質狀態的一系列檔案,為他後來獲得了諾貝爾物理獎。1939年,他開發出一種新的液化空氣的方法——使用一種特殊的高效率渦輪膨脹低壓力迴圈。因此,在第二次世界大戰期間,他被分配到該部負責工業氧附著在蘇聯部長會議,他在那裡發展了他的低壓擴充套件技術。他發明了高功率微波發生器(1950-1955年),並發現了一種新的連續高壓放電等離子體,其電子溫度超過100多萬開爾文。  緊隨戰爭結束後,一群蘇聯的著名科學家(包括卡皮察)遊說政府建立一個新的技術大學,即莫斯科物理技術學院。卡皮察任教多年。從1957年起,他是主席團成員,也是蘇聯科學院院士。  1946年8月,卡皮察因違抗內務部部長貝利亞的指令,拒絕參加蘇聯的核武器研製計劃而被革去了研究所主任的職務,被軟禁在家。這期間他研究了球狀閃電。斯大林去世後,卡皮察恢復了原來的職務,重新擔任研究所主任,直到1984年逝世。  1978年,卡皮察由於“在低溫物理領域的基本發明和發現”,與美國工程師彭齊亞斯和威爾遜(此二人由於發現宇宙微波背景輻射)共同獲得諾貝爾物理學獎。

  卡皮察1927年與應用數學家結婚,育有二子,謝爾蓋和安德里。

  蘇聯天文學家發現的小行星3437卡皮察以卡皮察的名字命名。
彼得·列昂尼多維奇·卡皮察(,1894年-7月9日-1984年-4月8日),蘇聯著名物理學家,超流體的發現者之一,獲得1978年的諾貝爾物理學獎。