Dal 1926 cominciò a trascorrere brevi periodi in Russia con i famigliari rimasti e sposò nel 1927 la giovane Anna Alekseevna Krylova dalla quale ebbe due bambini. A causa dell'ormai affermata fama di scienziato cominciò altresì a ricevere una serie di inviti a tornare in Russia per stabilirvisi stabilmente. Per un lungo periodo oppose un netto rifiuto. Nel1930 divenne professore di fisica. Nel1934 in uno di queste visite in Russia, si vide revocare il permesso di espatrio dalla polizia sovietica preoccupata dai sempre più frequenti casi di diserzione dei propri intellettuali trasferitisi all'estero.[5]
Costretto a rimanere fece pressioni finché il suo laboratorio inglese venne acquistato dal governo russo e installato nei pressi diMosca, che aveva nel frattempo sovvenzionato il nuovoIstituto di Problemi Fisici del quale Kapica divenne subito direttore[6]. Altre attrezzature furono acquistate negliStati Uniti ed inItalia.
In Russia Kapica condusse una serie di esperimenti sull'elio liquido, che portarono alla scoperta della suasuperfluidità nel 1937.[7] Lavorò anche molto sull'energia atomica, convinto della possibilità di costruire una bomba atomica e altrettanto convinto della responsabilità che da ciò poteva derivare per leader politici e scienziati. Molti lo considerano il padre della bomba atomica russa.[8]
Un frutto importantissimo del lavoro di Kapica fu la scoperta, perlomeno teorica, del cosiddettoEffetto Kapitza-Dirac importantissimo per gli sviluppi successivi dellameccanica quantistica.
Pëtr Kapica ebbe due figli, Sergej (1928-2012) eAndrej (1931-2011), che seguirono entrambi una carriera scientifica. Sergej si occupò di fisica e di demografia, ed è noto soprattutto per il suo ruolo di divulgatore scientifico sulla televisione sovietica, per il quale ricevette ilpremio Kalinga nel 1979. Andrej invece fu un geografo, noto soprattutto per aver scoperto illago Vostok inAntartide.
^James Poskett,Orizzonti, Una storia globale della scienza, 2022, trad. Alessandro Manna, pag.315La fisica nella Russia rivoluzionaria, Einaudi, Torino,ISBN 978 8806 25148 2
^Toscano, pp. 220ss In particolare a pagina 220 leggiamo uno stralcio di una lettera di Kapica:Questa [la costruzione dell'atomica]rimane un'impresa molto discutibile, ma è altamente probabile che si apriranno grandi opportunità. Stiamo sollevando la questione dell'impiego di bombe atomiche di enorme potere distruttivo. Col tempo le guerre diventeranno sempre più spietate. Questo è il motivo per cui ora gli scienziati devono avvertire la popolazione di un tale pericolo affinché i leader politici facciano del loro meglio per prevenire il verificarsi di guerre future
