Ļevs Davidovičs Landau krievu fiziķis

Ļevs Davidovičs Landau (dzimis 1908. gada 9. janvārī [22. janvārī, jauns stils], Baku, Krievijas impērija (tagad Azerbaidžāna) - miris 1968. gada 1. aprīlī, Maskavā, Krievijā, PSRS), padomju teorētiskais fiziķis, viens no dibinātājiem par kondensēto vielu kvantu teoriju, kuras novatoriskie pētījumi šajā jomā tika atzīti ar 1962. gada Nobela fizikas balvu.

Landau bija matemātikas izgudrotājs un enfant briesmīgs. Viņa izglītība atspoguļoja radikālo izglītības reformu līkločus vētrainajā periodā pēc 1917. gada Krievijas revolūcijas. Tāpat kā daudzi pirmās padomju paaudzes zinātnieki, Landau oficiāli nepabeidza dažus izglītības posmus, piemēram, vidusskolu. Viņš nekad arī nerakstīja doktora disertāciju, jo akadēmiskie grādi tika atcelti un neatjaunojās līdz 1934. gadam. Viņš pabeidza fizikas bakalaura kursu Ļeņingradas Valsts universitātē, kur studēja no 1924. līdz 1927. gadam. 1934. gadā Landau ieguva doktora grādu kā jau iedibināts zinātnieks.

Vēl būdams students, Landau publicēja savus pirmos rakstus. Šajos gados Vācijā parādījās jauna kvantu mehānikas teorija, un 20 gadus vecais cilvēks sūdzējās, ka ieradies mazliet par vēlu, lai piedalītos lielajā zinātniskajā revolūcijā. Līdz 1927. gadam kvantu mehānika būtībā bija pabeigta, un fiziķi sāka strādāt pie tās relativistiskās vispārināšanas un pielietošanas cietvielu un kodolfizikā. Landau profesionāli nogatavojās Jakova I. Frenkeļa seminārā Ļeņingradas Fizikāli tehniskajā institūtā un pēc tam viņa ārzemju brauciena laikā no 1929. līdz 31. gadam. Ar padomju stipendijas un Rokfellera stipendijas atbalstu viņš apmeklēja Cīrihes, Kopenhāgenas un Kembridžas universitātes, īpaši mācoties no fiziķiem Volfganga Pauli un Nīla Bora. 1930. gadā Landau norādīja uz jaunu efektu, kas izriet no brīvo elektronu kvantizācijas kristālos, - Landau diamagnētismu, kas ir pretējs spin paramagnetismam, kuru agrāk apstrādāja Pauli. Kopīgajā dokumentā ar fiziķi Rūdolfu Peierlsu Landau apgalvoja, ka ir vajadzīga vēl viena radikāla konceptuāla revolūcija fizikā, lai atrisinātu arvien pieaugošās grūtības relativistiskajā kvantu teorijā.

1932. gadā, drīz pēc atgriešanās Padomju Savienībā, Landau pārcēlās uz Ukrainas Fizikāli tehnisko institūtu (UFTI) Harkovā (tagad Harkova). Nesen organizēta un vadīta jauno fiziķu grupa, UFTI ienāca jaunās kodolfizikas, teorētiskās un zemas temperatūras fizikā. Kopā ar saviem pirmajiem studentiem - Evgeny Lifshits, Isaak Pomeranchuk un Aleksandr Akhiezer - Landau aprēķināja efektus kvantu elektrodinamikā un strādāja pie metālu teorijas, feromagnētisma un supravadītspējas, cieši sadarbojoties ar Ļeva Šubņikova eksperimentālo kriogēnijas laboratoriju institūtā. 1937. gadā Landau publicēja savas otrās kārtas fāzu pāreju teoriju, kurā sistēmas termodinamiskie parametri mainās nepārtraukti, bet tās simetrija pēkšņi mainās.

Tajā pašā gadā politiskas problēmas izraisīja viņa pēkšņo pārcelšanos uz Pjotra Kapitsa Fizisko problēmu institūtu Maskavā. Iestāžu konflikti UFTI un Harkovas universitātē, kā arī pašas Landau ikonoklastiskā izturēšanās staļinisma tīrīšanas kontekstā kļuva politizēti, radot dzīvībai bīstamu situāciju. Vēlāk 1937. gadā politiskā policija arestēja vairākus UFTI zinātniekus, un daži, ieskaitot Šubņikovu, tika izpildīti. Uzraudzība sekoja Landau uz Maskavu, kur viņu arestēja 1938. gada aprīlī pēc tam, kad ar diviem kolēģiem tika apspriesta anti-staļinisma brošūra. Gadu vēlāk Kapitsa izdevās atbrīvot Landau no cietuma, rakstot Krievijas premjerministram Vjačeslavam M. Molotovam, ka viņš prasa teorētiķa palīdzību, lai izprastu jaunas parādības, kas novērotas šķidrā hēlijā.

Landau 1941. gadā publicēja kvantu teorētisku Kapitsa atklāto šķidruma hēlija superfluiditātes atklājumu. Landau teorija balstījās uz kolektīvās ierosmes koncepciju, kuru Frenkels un fiziķis Igors Tamms bija ieteikuši nedaudz agrāk. Daudzu atomu daļiņu kolektīvās kustības kvantētā vienība, šādu ierosmi matemātiski var raksturot tā, it kā tā būtu viena jauna veida daļiņa, ko bieži sauc par “kvazdaļiņu”. Lai izskaidrotu superfluiditāti, Landau postulēja, ka papildus fononam (skaņas viļņa kvantam) pastāv vēl viens kolektīvs ierosinājums - rotons (virpuļa kustības kvants). Landau superfluiditātes teorija tika pieņemta piecdesmitajos gados pēc tam, kad vairāki eksperimenti apstiprināja dažus jaunus efektus un uz to balstītas kvantitatīvas prognozes.

1946. gadā Landau ievēlēja par PSRS Zinātņu akadēmijas pilntiesīgu locekli. Viņš kopā ar Isaaku Khalatņikovu un vēlāk Alekseju A. Abrikosovu noorganizēja teorētisko grupu Fizisko problēmu institūtā. Lai pievienotos grupai, jaunajiem studentiem bija jāiziet izaicinošu eksāmenu sērija, ko sauca par Landau minimumu. Grupas iknedēļas kolokvijs kalpoja par galveno teorētiskās fizikas diskusiju centru Maskavā, lai gan daudzi runātāji nespēja tikt galā ar postošo kritikas līmeni, ko tās sanāksmēs uzskatīja par normālu. Gadu gaitā Landau un Lifshits publicēja savu daudznozaru teorētiskās fizikas kursu, kas ir nozīmīgs mācību līdzeklis vairākām pētniecības studentu paaudzēm visā pasaulē.

Landau grupas kolektīvais darbs aptvēra praktiski visas teorētiskās fizikas nozares. 1946. gadā viņš aprakstīja Landau plazmas elektromagnētisko viļņu slāpēšanas fenomenu. Kopā ar Vitāliju L. Ginzburgu 1950. gadā Landau ieguva pareizus supravadītspējas makroskopiskās (fenomenoloģiskās) teorijas vienādojumus. Piecdesmitajos gados viņš un līdzstrādnieki atklāja, ka pat renormalizētā kvantu elektrodinamikā parādās jaunas diverģences grūtības (Maskavas nulle vai Landau pole). Mūsdienu kvantu lauka teoriju svarīga iezīme ir parādība, kad sakabes konstante kļūst bezgalīga vai izzūd pie kādas enerģijas. Papildus savai 1941. gada superšķidruma teorijai, Landau 1956. – 58. Gadā ieviesa cita veida kvantu šķidrumu, kura kolektīvie ierosinājumi statistiski izturas kā fermioni (piemēram, elektroni, neitroni un protoni), nevis kā bosoni (piemēram, mezoni). Viņa Fermi-šķidruma teorija nodrošināja pamatu modernai metālu elektronu teorijai un arī palīdzēja izskaidrot super-šķidrumu He-3, hēlija vieglākajā izotopā. Landau un viņa studentu darbos kvazdaļiņu metode tika veiksmīgi piemērota dažādām problēmām un attīstīta par kondensētās vielas teorijas neaizstājamu pamatu.

Pat pēc laulībām 1939. gadā Landau pieturējās pie teorijas, ka arodbiedrība nedrīkst ierobežot abu partneru seksuālo brīvību. Viņam nepatika dialektiskā materiālisma dabiskā filozofija, it īpaši, ja to pielietoja fizikā, bet viņš tomēr atbalstīja vēsturisko materiālismu - marksistu politisko filozofiju - kā zinātniskas patiesības paraugu. Viņš ienīda Jāzepu Staļinu par 1917. gada revolūcijas ideālu nodevību un pēc 30. gadiem viņš kritizēja Padomju režīmu kā vairs sociālistu, bet gan fašistu. Apzinoties, ka iepriekšējās pret viņu izvirzītās politiskās apsūdzības nav oficiāli atsauktas, Landau veica dažus aprēķinus padomju atomieroču projektam, bet pēc Staļina nāves 1953. gadā viņš atteicās klasificēt darbu, kas vairs nav nepieciešams viņa personīgajai aizsardzībai. Pēckara zinātnes kults veicināja sabiedrības atzinību un varoņu pielūgšanu, ko viņš ieguva vēlākos gados. 1962. gadā Landau autoavārijā guva smagas traumas. Ārstiem izdevās izglābt viņa dzīvību, taču viņš nekad nebija pietiekami atveseļojies, lai atgrieztos darbā, un viņš nomira no sekojošām komplikācijām.