Põhiline teadus

Lev Davidovich Landau Vene füüsik

Lev Davidovich Landau Vene füüsik
Lev Davidovich Landau Vene füüsik
Anonim

Lev Davidovich Landau, (sündinud 9. jaanuaril [22. jaanuaril uus stiil], 1908, Bakuu, Vene impeerium (nüüd Aserbaidžaan) - surnud 1. aprillil 1968, Moskva, Venemaa, NSVL), Nõukogude teoreetiline füüsik, üks asutajatest kondenseerunud aine kvantteooriast, mille teedrajavaid uuringuid selles valdkonnas tunnustati 1962. aasta Nobeli füüsikapreemiaga.

Landau oli matemaatiline imeloom ja enfant kohutav. Tema kooliskäimine kajastas radikaalsete haridusreformide siksakke rahutul perioodil pärast 1917. aasta Vene revolutsiooni. Nagu paljud esimese Nõukogude põlvkonna teadlased, ei lõpetanud Landau ametlikult ka mõnda haridusetappi, näiteks keskkooli. Samuti ei kirjutanud ta kunagi doktoritööd, kuna akadeemilised kraadid olid kaotatud ja neid taastati alles 1934. aastal. Lõpetas füüsika bakalaureuseõppe Leningradi Riiklikus Ülikoolis, kus õppis aastatel 1924–1927. 1934 anti Landaule doktorikraad. juba väljakujunenud teadlane.

Veel tudengina avaldas Landau oma esimesed artiklid. Neil aastatel ilmus Saksamaal uus kvantmehaanika teooria ja 20-aastane inimene kurtis, et saabus suurest teadusrevolutsioonist osa saamiseks pisut liiga hilja. 1927. aastaks oli kvantmehaanika põhimõtteliselt lõpule viidud ja füüsikud hakkasid tegelema selle relativistliku üldistamise ja rakendustega tahkis- ja tuumafüüsikas. Landau küpses ametialaselt Yakov I. Frenkeli seminaril Leningradi füüsikalis-tehnilises instituudis ja seejärel oma välisreisi ajal 1929–31. Nõukogude stipendiumi ja Rockefelleri stipendiumi toel külastas ta Zürichi, Kopenhaageni ja Cambridge'i ülikoole, õppides eriti füüsikute Wolfgang Pauli ja Niels Bohri käest. 1930. aastal tõi Landau välja uue efekti, mis tuleneb vabade elektronide kvantimisest kristallides - Landau diamagnetism, mis on vastupidine Pauli varem ravitud spin-paramagnetismile. Füüsik Rudolf Peierlsiga ühisavalduses väitis Landau veel ühe radikaalse kontseptuaalse revolutsiooni vajalikkust füüsikas, et lahendada relativistliku kvantteooria kasvavad raskused.

1932. aastal, varsti pärast Nõukogude Liitu naasmist, kolis Landau Harkovi (nüüd Kharkiv) Ukraina füüsikalis-tehnilisse instituuti (UFTI). Hiljuti noorte füüsikute rühma korraldatud ja juhitud UFTI asus tuuma-, teoreetiliste ja madala temperatuuriga füüsika uutesse valdkondadesse. Koos oma esimeste õpilastega - Jevgeni Lifshits, Isaak Pomeranchuk ja Aleksandr Akhiezer - arvutas Landau efektid kvant-elektrodünaamikas ning töötas metallide, ferromagnetilisuse ja ülijuhtivuse teooria kallal tihedas koostöös Lev Shubnikovi eksperimentaalse krüogeneetika laboriga instituudis. 1937. aastal avaldas Landau oma teise järgu faasisiirete teooria, milles süsteemi termodünaamilised parameetrid muutuvad pidevalt, kuid selle sümmeetria muutub järsult.

Samal aastal põhjustasid poliitilised probleemid tema järsu kolimise Pjotr ​​Kapitsa füüsiliste probleemide instituuti Moskvas. Institutsioonilised konfliktid UFTI-s ja Kharkovi ülikoolis ning Landau enda ikonoklastiline käitumine politiseeriti stalinliku puhastuse kontekstis, tekitades eluohtliku olukorra. Hiljem, 1937. aastal arreteeris poliitiline politsei mitu UFTI teadlast ja mõned, sealhulgas Shubnikov, hukati. Jälgimine järgnes Landaule Moskvasse, kus ta arreteeriti 1938. aasta aprillis pärast Stalini-vastase lendlehe arutamist kahe kolleegiga. Aasta hiljem õnnestus Kapitsal Landau vanglast vabastada, kirjutades Venemaa peaministrile Vjatšeslav M. Molotovile, et ta nõuab teoreetiku abi vedelas heeliumis täheldatud uute nähtuste mõistmiseks.

Landau avaldas 1941. aastal kvantteoreetilise seletuse Kapitsa vedela heeliumi ülivedeliku avastuse kohta. Landau teooria tugines kollektiivse ergutuse kontseptsioonile, mille Frenkel ja füüsik Igor Tamm olid mõnevõrra varem soovitanud. Paljude aatomiosakeste kollektiivse liikumise kvantiseeritud ühikut võib sellist erutust kirjeldada matemaatiliselt nii, nagu oleks tegemist mingi uudse osakese osakesega, mida sageli nimetatakse kvaasiosaks. Ülivoolavuse selgitamiseks postuleeris Landau, et lisaks fononile (helilaine kvant) eksisteerib veel üks kollektiivne erutus, roton (keerise liikumise kvant). Landau ülijuhtivuse teooria sai omaks 1950. aastatel pärast seda, kui mitmed katsed kinnitasid sellel põhinevaid uusi efekte ja kvantitatiivseid ennustusi.

1946. aastal valiti Landau NSVL Teaduste Akadeemia täisliikmeks. Ta korraldas füüsiliste probleemide instituudis teoreetilise rühma koos Isaak Khalatnikovi ja hiljem Aleksei A. Abrikosoviga. Uued õpilased pidid rühmaga liitumiseks sooritama väljakutse eksamite sarja, mida nimetatakse Landau miinimumiks. Rühma iganädalane kollokvium oli Moskvas teoreetilise füüsika peamiseks diskussioonikeskuseks, ehkki paljud esinejad ei suutnud oma koosolekutel normaalseks peetava kriitika laastava tasemega hakkama saada. Aastate jooksul avaldasid Landau ja Lifshits oma mitmevärvilise teoreetilise füüsika kursuse, mis on oluline õppevahend mitmele põlvkonnale uurimistudengitele kogu maailmas.

Landau rühma kollektiivne töö hõlmas praktiliselt kõiki teoreetilise füüsika harusid. 1946. aastal kirjeldas ta plasma elektromagnetiliste lainete summutamise Landau nähtust. Koos Vitaly L. Ginzburgiga omandas Landau 1950. aastal ülijuhtivuse makroskoopilise (fenomenoloogilise) teooria õiged võrrandid. 1950. aastatel avastasid ta ja kaastöötajad, et isegi renormaliseeritud kvant-elektrodünaamikas ilmneb uus hajutamisraskus (Moskva null või Landau poolus). Kaasaegsete kvantväljateooriate oluline tunnus on sidestamiskonstandi lõpmatuks muutumine või teatud energia kadumine. Lisaks oma 1941. aasta ülijuhtivuse teooriale tutvustas Landau aastatel 1956–58 teist laadi kvantvedelikku, mille kollektiivsed ergutused käituvad statistiliselt pigem fermioonidena (näiteks elektronid, neutronid ja prootonid) kui bosoonidena (näiteks mesoonid). Tema Fermi-vedeliku teooria andis aluse tänapäevasele metallide elektronide teooriale ja aitas selgitada ka heeliumi heledama isotoobi He-3 ülivoolu. Landau ja tema õpilaste töödes rakendati kvaasikartiklite meetodit edukalt erinevate probleemide lahendamisel ja sellest kujunes kondenseerunud aine teooria hädavajalik alus.

Isegi pärast oma abielu 1939. aastal jäi Landau kinni teooriasse, et ametiühing ei tohi piirata mõlema partneri seksuaalset vabadust. Talle ei meeldinud dialektilise materialismi loomulik filosoofia, eriti kui seda rakendati füüsikas, kuid ta pidas ajaloolist materialismi - marksistlikku poliitilist filosoofiat - teadusliku tõe näitena. Ta vihkas Joseph Stalinit 1917. aasta revolutsiooni ideaalide reetmise eest ja pärast 1930. aastaid kritiseeris ta Nõukogude režiimi kui mitte enam sotsialistlikku, vaid fašistlikku. Teadvustades, et tema vastu esitatud varasemaid poliitilisi süüdistusi ei olnud ametlikult tagasi võetud, tegi Landau Nõukogude aatomirelvaprojekti jaoks mõned arvutused, kuid pärast Stalini surma 1953. aastal keeldus ta klassifitseeritud tööst, mis tema isiklikuks kaitseks enam vajalik pole. Sõjajärgne teaduskultus aitas kaasa avalikkuse tuntusele ja kangelaste kummardamisele, mida ta oma hilisematel aastatel sai. 1962. aastal sai Landau autoõnnetuses raskeid vigastusi. Arstidel õnnestus tema elu päästa, kuid ta ei taastunud kunagi piisavalt, et tööle naasta ja ta suri järgnevate komplikatsioonide tõttu.