Lev Landau (levensjaren - 1908-1968) - de grote Sovjet-fysicus, geboren in Bakoe. Hij bezit veel interessante onderzoeken en ontdekkingen. Kun je de vraag beantwoorden, waarom ontving Lev Landau de Nobelprijs? In dit artikel zullen we praten over zijn prestaties en de belangrijkste feiten van de biografie.
Oorsprong van Lev Landau
Je kunt lang praten over zo'n wetenschapper als Lev Landau. Jaren van leven, beroep en prestaties van deze natuurkundige - dit zal de lezers zeker interesseren. Laten we bij het begin beginnen - met de oorsprong van de toekomstige wetenschapper.
Hij werd geboren in de familie van Lyubov en David Landau. Zijn vader was een bekende petroleumingenieur. Hij werkte in de olievelden. Wat haar moeder betreft, zij was arts van beroep. Het is bekend dat deze vrouw fysiologisch onderzoek heeft gedaan. Blijkbaar kwam Lev Landau uit een intelligent gezin. Zijn oudere zus werd trouwens scheikundig ingenieur.
Jaren studie
Lev Davidovich ging naar de middelbare school, waar hij op 13-jarige leeftijd briljant afstudeerde. Zijn ouders vonden dat hun zoon nog erg…jongeren naar het hoger onderwijs. Daarom besloten ze hem voor een jaar naar het Baku Economic College te sturen. Toen, in 1922, werd hij toegelaten tot de Baku University. Hier studeerde Lev Landau scheikunde en natuurkunde. Twee jaar later stapte Lev Davidovich over naar de Universiteit van Leningrad, naar de Faculteit der Natuurkunde.
Eerste onderzoekspapers, graduate school
Op negentienjarige leeftijd was Landau al de auteur van vier wetenschappelijke artikelen die werden gepubliceerd. In een van deze werken werd voor het eerst de zogenaamde dichtheidsmatrix gebruikt. Deze term wordt tegenwoordig veel gebruikt. Het beschrijft kwantumenergietoestanden. Landau studeerde in 1927 af aan de universiteit. Daarna ging hij naar de graduate school en koos hij voor het Leningrad Institute of Physics and Technology. In deze onderwijsinstelling werkte hij aan kwantumelektrodynamica en de magnetische theorie van het elektron.
Zakenreis
In de periode van 1929 tot 1931 was Lev Landau op een wetenschappelijke missie. Levensjaren, beroep en prestaties van deze wetenschapper worden geassocieerd met nauwe samenwerking met buitenlandse collega's. Zo bezocht hij tijdens een zakenreis Zwitserland, Duitsland, Nederland, Engeland en Denemarken. Tijdens deze jaren ontmoette hij en maakte hij kennis met de grondleggers van de kwantummechanica, die toen net in opkomst was. Onder de wetenschappers die Landau ontmoette waren Wolfgang Pauli, Werner Heisenberg en Niels Bohr. Voor de laatste behield Lev Davidovich de rest van zijn leven vriendelijke gevoelens. Deze wetenschapper had een bijzonder sterke invloed op Landau.
Lev Davidovich, die achter staatgrens, belangrijke studies uitgevoerd van vrije elektronen (hun magnetische eigenschappen). Daarnaast deed hij samen met Peierls ook onderzoek naar relativistische kwantummechanica. Dankzij deze werken begon Lev Landau, wiens beroep buitenlandse collega's interesseerde, te worden beschouwd als een van de toonaangevende theoretische fysici. De wetenschapper leerde omgaan met zeer complexe theoretische systemen. Opgemerkt moet worden dat deze vaardigheid later erg nuttig voor hem was toen Landau onderzoek begon te doen naar lage-temperatuurfysica.
Verhuizen naar Charkov
Lev Davidovich keerde in 1931 terug naar Leningrad. Hij besloot echter al snel te verhuizen naar Charkov, dat in die tijd de hoofdstad van Oekraïne was. Hier werkte de wetenschapper aan het Oekraïense Instituut voor Natuurkunde en Technologie, was het hoofd van de theoretische afdeling. Tegelijkertijd was Lev Davidovich het hoofd van de afdelingen theoretische fysica aan de Universiteit van Kharkov en het Kharkov Engineering and Mechanical Institute. In 1934 kende de Academie van Wetenschappen van de USSR hem de graad van doctor in de fysische en wiskundige wetenschappen toe. Hiervoor hoefde Landau niet eens een proefschrift te verdedigen. De titel van professor werd het jaar daarop toegekend aan een wetenschapper als Lev Landau.
Zijn beroep omvatte steeds meer nieuwe gebieden van de wetenschap. Landau in Kharkov publiceerde werken over onderwerpen als geluidsverspreiding, de oorsprong van stellaire energie, lichtverstrooiing, energieoverdracht tijdens botsingen, supergeleiding, magnetische eigenschappen van verschillende materialen, enz. Hierdoor werd hij bekend als een theoreticus met ongewoon veelzijdige wetenschappelijkinteresses.
Een onderscheidend kenmerk van Landau's werk
Later, toen plasmafysica verscheen, bleek Landau's werk aan deeltjes die elektrisch op elkaar inwerken zeer nuttig te zijn. De wetenschapper leende enkele concepten uit de thermodynamica en formuleerde een aantal innovatieve ideeën over lage-temperatuursystemen. Het moet gezegd dat alle werken van Landau worden gekenmerkt door één belangrijk kenmerk: het virtuoze gebruik van het wiskundige apparaat bij het zoeken naar oplossingen voor complexe problemen. Lev Landau heeft een belangrijke bijdrage geleverd aan de kwantumtheorie, evenals aan de studie van de interactie en aard van elementaire deeltjes.
Lev Landau School
Het bereik van zijn onderzoek is echt breed. Ze bestrijken bijna alle belangrijke gebieden van de theoretische natuurkunde. Dankzij zo'n brede interesse trok de wetenschapper veel getalenteerde jonge wetenschappers en begaafde studenten naar Charkov. Onder hen was Evgeny Mikhailovich Lifshits, die de medewerker van Lev Davidovich en zijn beste vriend werd. De school die rond Lev Landau opgroeide, maakte van Charkov een van de leidende centra voor theoretische natuurkunde in de USSR.
De wetenschapper was ervan overtuigd dat een theoretisch fysicus grondig thuis zou moeten zijn in alle gebieden van deze wetenschap. Hiertoe ontwikkelde Lev Davidovich een zeer strikt trainingsprogramma. Hij noemde dit programma "het theoretische minimum". Kandidaten die wilden deelnemen aan de workshop die hij leidde, moesten aan zeer hoge eisen voldoen. Het volstaat om te zeggen dat gedurende 30 jaar, ondanks de velewensten, slechts 40 mensen slaagden voor de examens op het "theorimum". Degenen die erin slaagden, besteedde Lev Davidovich echter genereus zijn aandacht en tijd. Bovendien kregen ze volledige keuzevrijheid bij het kiezen van een onderzoeksonderwerp.
Een theoretische natuurkundecursus maken
Landau Lev Davidovich onderhield vriendschappelijke betrekkingen met zijn staf en studenten. Ze noemden de wetenschapper liefkozend Dau. Om hen te helpen creëerde Lev Davidovich in 1935 een gedetailleerde cursus theoretische natuurkunde. Het werd uitgegeven door Landau samen met E. M. Lifshitz en was een reeks leerboeken. Hun inhoud werd in de loop van de volgende 20 jaar bijgewerkt en herzien door de auteurs. Deze boeken zijn enorm populair geworden. Ze zijn vertaald in vele talen van de wereld. Momenteel worden deze studieboeken met recht als klassiekers beschouwd. In 1962 ontvingen Landau en Lifshitz de Lenin-prijs voor het maken van deze cursus.
Werken met Kapitza
Lev Davidovich reageerde in 1937 op de uitnodiging van Peter Kapitza (zijn foto wordt hieronder weergegeven) en werd hoofd van de afdeling theoretische fysica van het Moskouse Instituut voor Fysische Problemen, dat destijds nieuw was opgericht. Het jaar daarop werd de wetenschapper echter gearresteerd. De valse beschuldiging was dat hij spioneerde voor Duitsland. Alleen dankzij de tussenkomst van Kapitsa, die zich persoonlijk bij het Kremlin aanmeldde, werd Lev Landau vrijgelaten.
Toen Landau van Charkov naar Moskou verhuisde, was Kapitsa net aan het experimenteren met vloeibaar helium. Als de temperatuur da alt tot onder 4,2 K (absoluuttemperatuur wordt gemeten in graden Kelvin en wordt gemeten vanaf -273, 18 ° C, dat wil zeggen vanaf het absolute nulpunt), gasvormig helium wordt een vloeistof. In deze toestand wordt het helium-1 genoemd. Als je de temperatuur verlaagt tot 2,17 K, gaat het in een vloeistof genaamd helium-2. Het heeft een aantal zeer interessante eigenschappen. Helium-2 kan met gemak door de kleinste gaatjes stromen. Het lijkt alsof hij helemaal geen viscositeit heeft. De substantie stijgt op tegen de wand van het vat, alsof de zwaartekracht er niet op inwerkt. Bovendien overschrijdt de thermische geleidbaarheid honderden keren de thermische geleidbaarheid van koper. Kapitsa besloot helium-2 een supervloeibare vloeistof te noemen. Bij inspectie bleek echter dat de viscositeit niet nul is.
Wetenschappers hebben gesuggereerd dat dergelijk ongewoon gedrag te wijten is aan effecten die niet tot de klassieke natuurkunde behoren, maar tot de kwantumtheorie. Deze effecten treden alleen op bij lage temperaturen. Meestal laten ze zich voelen in vaste stoffen, omdat onder deze omstandigheden de meeste stoffen bevriezen. Helium is een uitzondering. Deze stof blijft vloeibaar tot het absolute nulpunt, tenzij het wordt blootgesteld aan hoge druk. Laszlo Tissa suggereerde in 1938 dat vloeibaar helium eigenlijk een mengsel is van twee vormen: helium-2 (supervloeibare vloeistof) en helium-1 (normale vloeistof). Wanneer de temperatuur tot bijna het absolute nulpunt da alt, wordt de eerste de dominante component. Deze hypothese verklaart het verschijnen van verschillende viscositeiten onder verschillende omstandigheden.
Hoe Landau het fenomeen superfluïditeit verklaarde
Lev Landau, korte biografiedie alleen zijn belangrijkste prestaties beschrijft, was in staat om het fenomeen superfluïditeit te verklaren met behulp van een volledig nieuw wiskundig apparaat. Andere wetenschappers vertrouwden op de kwantummechanica, die ze gebruikten om het gedrag van individuele atomen te analyseren. Landau daarentegen beschouwde de kwantumtoestanden van een vloeistof praktisch op dezelfde manier alsof het een vast lichaam was. Hij veronderstelde dat er twee componenten zijn van opwinding of beweging. De eerste hiervan zijn fononen, die de normale rechtlijnige voortplanting van geluidsgolven beschrijven bij lage waarden van energie en momentum. De tweede is rotons, die rotatiebeweging beschrijven. Dit laatste is een meer complexe manifestatie van excitaties die optreedt bij hogere waarden van energie en momentum. De wetenschapper merkte op dat de waargenomen verschijnselen kunnen worden verklaard door de bijdragen van rotonen en fononen en hun interactie.
Landau voerde aan dat vloeibaar helium kan worden beschouwd als een "normaal" bestanddeel, dat is ondergedompeld in een supervloeibare "achtergrond". Hoe kan men het feit verklaren dat vloeibaar helium door een nauwe opening naar buiten stroomt? De wetenschapper merkte op dat in dit geval alleen de superfluïde component stroomt. En de rotons en fononen botsen met de muren die ze vasthouden.
De betekenis van Landau's theorie
Landau's theorie, evenals zijn verdere verbeteringen, speelden een zeer belangrijke rol in de wetenschap. Ze verklaarden niet alleen de waargenomen verschijnselen, maar voorspelden ook enkele andere. Een voorbeeld is de voortplanting van twee golven die verschillende eigenschappen hebben en het eerste en tweede geluid worden genoemd. Het eerste geluid isgewone geluidsgolven, terwijl de tweede een temperatuurgolf is. Dankzij de theorie van Landau konden wetenschappers aanzienlijke vooruitgang boeken bij het begrijpen van de aard van supergeleiding.
Tweede Wereldoorlog en naoorlogse jaren
Lev Davidovich hield zich tijdens de Tweede Wereldoorlog bezig met de studie van explosies en verbranding. Hij was vooral geïnteresseerd in schokgolven. Na mei 1945 en tot 1962 werkte de wetenschapper aan verschillende taken. In het bijzonder onderzocht hij de zeldzame isotoop van helium, die een atomaire massa van 3 heeft (meestal is de massa 4). Lev Davidovich voorspelde het bestaan van een nieuw type golfvoortplanting voor deze isotoop. "Zero sound" - zo noemde Lev Davidovich Landau het. Zijn biografie wordt bovendien gekenmerkt door deelname aan de oprichting van de atoombom in de USSR.
Auto-ongeluk, Nobelprijs en de laatste levensjaren
Op 53-jarige leeftijd kreeg hij een auto-ongeluk, waardoor hij ernstig gewond raakte. Veel artsen uit de USSR, Frankrijk, Canada, Tsjechoslowakije vochten voor het leven van een wetenschapper. Hij was 6 weken bewusteloos. Drie maanden na het auto-ongeluk herkende Lev Landau zijn familieleden niet eens. In 1962 werd hem de Nobelprijs toegekend. Om gezondheidsredenen kon hij echter niet naar Stockholm reizen om het in ontvangst te nemen. Op de onderstaande foto zie je L. Landau met zijn vrouw in het ziekenhuis.
De prijs werd uitgereikt aan een wetenschapper in Moskou. Daarna leefde Lev Davidovich nog 6 jaar, maar hij keerde nooit terug naar onderzoek.smog. Lev Landau stierf in Moskou als gevolg van complicaties van zijn verwondingen.
familie Landau
De wetenschapper trouwde in 1937 met Concordia Drobantseva, een procesingenieur in de voedingsindustrie. Deze vrouw kwam uit Charkov. De jaren van haar leven zijn 1908-1984. In het gezin werd een zoon geboren, die later experimenteel fysicus werd en werkte bij het Institute of Physical Problems. De foto hieronder toont L. Landau met zijn zoon.
Dat is alles wat er te zeggen v alt over een wetenschapper als Lev Landau. Zijn biografie bevat natuurlijk alleen de basisfeiten. De theorieën die hij creëerde zijn behoorlijk complex voor de onvoorbereide lezer. Daarom gaat het artikel slechts kort in op waar Lev Landau beroemd om werd. De biografie en prestaties van deze wetenschapper zijn nog steeds van groot belang over de hele wereld.
