Lev Davidovich Landau físic rus

Lev Davidovich Landau, (nascut el 9 de gener [22 de gener, estil nou], 1908, Bakú, Imperi rus (ara Azerbaidjan) - augmentat l'1 d'abril de 1968, Moscou, Rússia, URSS), físic teòric soviètic, un dels fundadors de la teoria quàntica de la matèria condensada, la investigació pionera en aquest camp va ser reconeguda amb el Premi Nobel de Física de 1962.

Landau era un prodigi matemàtic i un enfant terrible. La seva escolarització reflectia les ziga-zagues de reformes educatives radicals durant el turbulent període posterior a la Revolució Russa de 1917. Com molts científics de la primera generació soviètica, Landau no va completar formalment algunes etapes educatives, com ara la secundària. Tampoc no va escriure una tesi doctoral, ja que les titulacions acadèmiques havien estat abolides i no es van restaurar fins al 1934. Va completar el curs de llicenciatura en física a la Universitat Estatal de Leningrad, on va estudiar de 1924 a 1927. El 1934 Landau va rebre un doctorat com a un erudit ja establert.

Encara era estudiant, Landau va publicar els seus primers articles. Una nova teoria de la mecànica quàntica va aparèixer a Alemanya durant aquells anys, i el jove de 20 anys es queixava que havia arribat una mica massa tard per participar en la gran revolució científica. Cap al 1927 la mecànica quàntica es va acabar essencialment i els físics van començar a treballar en la seva generalització relativista i en les seves aplicacions a la física d’estats sòlids i nuclears. Landau va madurar professionalment al seminari de Yakov I. Frenkel a l'Institut Físic-Tècnic de Leningrad i després durant el viatge a l'estranger de 1929-31. Amb el suport d'una beca soviètica i una beca Rockefeller, va visitar universitats de Zuric, Copenhaguen i Cambridge, aprenent especialment dels físics Wolfgang Pauli i Niels Bohr. El 1930 Landau va assenyalar un nou efecte resultat de la quantització d’electrons lliures en cristalls: el diamagnetisme Landau, oposat al paramagnetisme de spin tractat anteriorment per Pauli. En un article conjunt amb el físic Rudolf Peierls, Landau va argumentar la necessitat d'una altra revolució conceptual radical en física per resoldre les dificultats de muntatge en la teoria quàntica relativista.

El 1932, poc després del seu retorn a la Unió Soviètica, Landau es va traslladar a l'Institut Físic-Tècnic d'Ucraïna (UFTI) a Xarkov (actual Jarkov). Organitzada recentment i dirigida per un grup de joves físics, la UFTI va irrompre en els nous camps de la física nuclear, teòrica i de baixa temperatura. Juntament amb els seus primers estudiants —Evgeny Lifshits, Isaak Pomeranchuk i Aleksandr Akhiezer—, Landau va calcular efectes en electrodinàmica quàntica i van treballar en la teoria dels metalls, el ferromagnetisme i la superconductivitat en estreta col·laboració amb el laboratori experimental de criogènica de Lev Shubnikov a l’institut. El 1937 Landau va publicar la seva teoria de les transicions de fase del segon ordre, en què els paràmetres termodinàmics del sistema canvien contínuament però la seva simetria canvia bruscament.

Aquest mateix any, problemes polítics van provocar el seu trasllat brusc a l'Institut de Problemes Físics de Moscou de Pyotr Kapitsa. Els conflictes institucionals a la UFTI i la Universitat de Xarkov, i el propi comportament iconoclasta de Landau, es van polititzar en el context de la purga estalinista, produint una situació de perill per a la vida. Més tard, el 1937, diversos científics de la UFTI van ser arrestats per la policia política i alguns, inclòs Shubnikov, van ser executats. La vigilància va seguir Landau fins a Moscou, on va ser arrestat l'abril de 1938 després de discutir un fullet antiestalinista amb dos companys. Un any després, Kapitsa va aconseguir que Landau fos alliberat de la presó escrivint al primer ministre rus, Vyacheslav M. Molotov, que requeria l'ajut del teòric per comprendre els nous fenòmens observats en l'heli líquid.

Landau va publicar una explicació teòrica quàntica del descobriment de Kapitsa de la superfluidesa en l'heli líquid el 1941. La teoria de Landau es basava en un concepte d'excitació col·lectiva que havia proposat Frenkel i el físic Igor Tamm. Una unitat quantitzada de moviment col·lectiu de moltes partícules atòmiques, aquesta excitació es pot descriure matemàticament com si es tractés d’una sola partícula d’algun tipus nou, sovint anomenada “quasipartícula”. Per explicar la superfluïtat, Landau va postular que a més del fonó (el quàntic d'una ona sonora) existeix una altra excitació col·lectiva, el rotó (el quàntic de moviment del vòrtex). La teoria de la superfluïtat de Landau va obtenir l'acceptació a la dècada de 1950 després de diversos experiments van confirmar alguns nous efectes i prediccions quantitatives basades en aquesta.

El 1946 Landau va ser elegit membre de ple dret de l'Acadèmia de Ciències de l'URSS. Va organitzar un grup teòric a l’Institut de Problemes Físics amb Isaak Khalatnikov i més tard Alexey A. Abrikosov. Els estudiants nous havien de passar una sèrie d’exàmens desafiants, anomenats mínims Landau, per unir-se al grup. El col·loqui setmanal del grup va servir com a principal centre de discussió per a la física teòrica a Moscou, tot i que molts ponents no van poder fer front al devastador nivell de crítiques considerat normal en les seves reunions. Amb els anys, Landau i Lifshits van publicar el seu curs multivolum de Física Teòrica, una eina d’aprenentatge important per a diverses generacions d’estudiants de recerca a tot el món.

El treball col·lectiu del grup de Landau abraçava pràcticament totes les branques de la física teòrica. El 1946 va descriure el fenomen d'amortiment Landau d'ones electromagnètiques en plasma. Juntament amb Vitaly L. Ginzburg, el 1950 Landau va obtenir les equacions correctes de la teoria macroscòpica (fenomenològica) de la superconductivitat. Durant els anys 50 ell i col·laboradors van descobrir que, fins i tot en electrodinàmica quàntica renormalitzada, apareix una nova dificultat de divergència (el zero de Moscou o el pol de Landau). El fenomen de la constant d'acoblament convertint-se en infinit o esvair-se en una mica d'energia és una característica important de les teories quàntiques modernes de camps. A més de la seva teoria de la superfluïtat de 1941, el 1956-58 Landau va introduir un tipus diferent de líquid quàntic, les excitacions col·lectives del qual es comporten estadísticament com a fermions (com ara electrons, neutrons i protons) més que no pas bosons (com els mesons). La seva teoria fermi-líquida va proporcionar les bases per a la teoria moderna dels electrons en metalls i també va ajudar a explicar la superfluidesa en He-3, l'isòtop més lleuger de l'heli. En els treballs de Landau i els seus estudiants, el mètode de les quasipartícules es va aplicar amb èxit a diversos problemes i es va convertir en un fonament indispensable de la teoria de la matèria condensada.

Fins i tot després del seu matrimoni el 1939, Landau es va fixar en la teoria que una unió no hauria de restringir la llibertat sexual de les dues parelles. No li agradava la filosofia natural del materialisme dialèctic, sobretot quan s’aplicava a la física, però defensava el materialisme històric —la filosofia política marxista— com a exemple de veritat científica. Odiava a Joseph Stalin per la traïció als ideals de la revolució de 1917, i després de la dècada de 1930 va criticar el règim soviètic ja no socialista sinó feixista. Conscient que les acusacions polítiques anteriors contra ell no havien estat retirades oficialment, Landau va realitzar alguns càlculs per al projecte d'armes atòmiques soviètiques, però després de la mort de Stalin el 1953 va declinar el treball classificat com a no més necessari per a la seva protecció personal. El culte a la ciència de postguerra va contribuir al reconeixement públic i a l'adoració dels herois que va rebre durant els seus darrers anys. El 1962, Landau va patir ferides greus en un accident de cotxe. Els metges van aconseguir salvar-li la vida, però mai es va recuperar prou per tornar a la feina i va morir per complicacions posteriors.