Lev Landau

Une méthode est plus importante qu'une découverte, car la bonne méthode conduira à de nouvelles découvertes encore plus importantes.

Lev Davidovich Landau était un physicien soviétique azerbaïdjanais qui a apporté des contributions fondamentales à de nombreux domaines de la physique théorique.

Ses accomplissements incluent la co-découverte indépendante de la méthode de la matrice densité en mécanique quantique aux côtés de John von Neumann, la théorie mécanique quantique du diamagnétisme, la théorie de la superfluidité, la théorie des transitions de phase du deuxième ordre, la théorie de Ginzburg–Landau de la supraconductivité, la théorie du liquide de Fermi, l'explication de l'amortissement de Landau en physique des plasmas, le pôle de Landau en électrodynamique quantique, la théorie à deux composantes des neutrinos, et les équations de Landau pour les singularités de la matrice S. Il a reçu le prix Nobel de physique en 1962 pour son développement d'une théorie mathématique de la superfluidité qui explique les propriétés de l'hélium liquide II à une température inférieure à 2,17 K −270,98 °C.

Vie

Les premières années

Landau est né le 22 janvier 1908 de parents juifs à Bakou, en Azerbaïdjan, dans ce qui était alors l'Empire russe. Le père de Landau, David Lvovich Landau, était un ingénieur de l'industrie pétrolière locale, et sa mère, Lyubov Veniaminovna Garkavi-Landau, était médecin. Enfant prodige en mathématiques, il a appris à différencier à l'âge de 12 ans et à intégrer à l'âge de 13 ans. Landau a obtenu son diplôme en 1920 à l'âge de 13 ans du gymnase. Ses parents le considéraient comme trop jeune pour aller à l'université, donc pendant un an il a suivi l'école technique économique de Bakou. En 1922, à l'âge de 14 ans, il s'est inscrit à l'université d'État de Bakou, étudiant simultanément dans deux départements : les départements de physique et de mathématiques, et le département de chimie. Par la suite, il a cessé d'étudier la chimie, mais est resté intéressé par ce domaine tout au long de sa vie.

Léningrad et l'Europe

En 1924, il s'est déplacé vers le centre principal de la physique soviétique à cette époque : le département de physique de l'université d'État de Léningrad, où il s'est consacré à l'étude de la physique théorique, obtenant son diplôme en 1927. Landau s'est ensuite inscrit aux études de troisième cycle à l'Institut physico-technique de Léningrad où il a finalement obtenu un doctorat en sciences physiques et mathématiques en 1934. Landau a eu sa première chance de voyager à l'étranger durant la période 1929–1931, grâce à une bourse de voyage du gouvernement soviétique—Commissariat du peuple à l'éducation—complétée par une bourse de la Fondation Rockefeller. À cette époque, il était courant en allemand et en français et pouvait communiquer en anglais. Il a ensuite amélioré son anglais et a appris le danois.

Après de brefs séjours à Göttingen et Leipzig, il s'est rendu à Copenhague le 8 avril 1930 pour travailler à l'Institut de physique théorique de Niels Bohr. Il y est resté jusqu'au 3 mai de la même année. Après cette visite, Landau s'est toujours considéré comme un élève de Niels Bohr et l'approche de Landau en physique a été fortement influencée par Bohr. Après son séjour à Copenhague, il a visité Cambridge au milieu de 1930, où il a travaillé avec Paul Dirac, Copenhague septembre à novembre 1930, et Zurich décembre 1930 à janvier 1931, où il a travaillé avec Wolfgang Pauli. De Zurich, Landau est retourné à Copenhague pour la troisième fois et y est resté du 25 février au 19 mars 1931 avant de retourner à Léningrad la même année.

Centre scientifique national Institut de physique et technologie de Kharkiv, Kharkiv

Entre 1932 et 1937, Landau a dirigé le département de physique théorique du Centre scientifique national Institut de physique et technologie de Kharkiv, et il a enseigné à l'université de Kharkiv et à l'Institut polytechnique de Kharkiv. Au-delà de ses accomplissements théoriques, Landau a été le principal fondateur d'une grande tradition de physique théorique à Kharkiv, en Ukraine, parfois appelée l'« école de Landau ». À Kharkiv, lui et son ami et ancien étudiant, Evgeny Lifshitz, ont commencé à écrire le Cours de physique théorique, dix volumes qui ensemble couvrent l'ensemble du sujet et sont toujours largement utilisés comme textes de physique au niveau des études supérieures. Pendant la Grande Purge, Landau a été enquêté dans l'affaire UPTI à Kharkiv, mais il a réussi à partir pour Moscou pour prendre un nouveau poste.

Landau a développé un célèbre examen complet appelé le « Minimum théorique » que les étudiants devaient réussir avant leur admission à l'école. L'examen couvrait tous les aspects de la physique théorique, et entre 1934 et 1961 seuls 43 candidats l'ont réussi, mais ceux qui l'ont fait sont devenus par la suite des physiciens théoriciens assez notables.

En 1932, Landau a calculé la limite de Chandrashekhar ; cependant, il ne l'a pas appliquée aux étoiles naines blanches.

Institut des problèmes physiques, Moscou

De 1937 à 1962, Landau a été le chef de la Division théorique de l'Institut des problèmes physiques.

Le 27 avril 1938, Landau a été arrêté pour le tract qui comparait le stalinisme au nazisme allemand et au fascisme italien. Il a été détenu à la prison Loubianka du NKVD jusqu'à sa libération, le 29 avril 1939, après que Pyotr Kapitsa, un physicien expérimental des basses températures et fondateur et directeur de l'institut, ait écrit une lettre à Joseph Staline dans laquelle il s'est personnellement porté garant du comportement de Landau et a menacé de quitter l'institut si Landau n'était pas libéré. Après sa libération, Landau a découvert comment expliquer la superfluidité de Kapitsa en utilisant les ondes sonores, ou phonons, et une nouvelle excitation appelée roton.

Landau a dirigé une équipe de mathématiciens soutenant le développement des bombes atomiques et thermonucléaires soviétiques. Il a calculé la dynamique de la première bombe thermonucléaire soviétique, y compris la prédiction du rendement. Pour ce travail, Landau a reçu le prix Staline en 1949 et 1953, et a reçu le titre de « Héros du travail socialiste » en 1954.

Les étudiants de Landau incluaient Lev Pitaevskii, Alexei Abrikosov, Evgeny Lifshitz, Lev Gor'kov, Isaak Khalatnikov, Roald Sagdeev et Isaak Pomeranchuk.

Réalisations scientifiques

Les accomplissements de Landau incluent la co-découverte indépendante de la méthode de la matrice densité en mécanique quantique aux côtés de John von Neumann, la théorie mécanique quantique du diamagnétisme, la théorie de la superfluidité, la théorie des transitions de phase du deuxième ordre, la théorie de Ginzburg–Landau de la supraconductivité, la théorie du liquide de Fermi, l'explication de l'amortissement de Landau en physique des plasmas, le pôle de Landau en électrodynamique quantique, la théorie à deux composantes des neutrinos, et les équations de Landau pour les singularités de la matrice S.

Landau a reçu le prix Nobel de physique en 1962 pour son développement d'une théorie mathématique de la superfluidité qui explique les propriétés de l'hélium liquide II à une température inférieure à 2,17 K −270,98 °C."

Vie personnelle et opinions

En 1937, Landau a épousé Kora T. Drobanzeva de Kharkiv. Leur fils Igor est né en 1946. Landau croyait en l'« amour libre » plutôt qu'à la monogamie et encourageait sa femme et ses étudiants à pratiquer l'« amour libre ». Cependant, sa femme n'était pas enthousiaste.

Landau était athée. En 1957, un long rapport adressé au Comité central du PCUS par le KGB a enregistré les opinions de Landau sur le soulèvement hongrois de 1956, Vladimir Lénine et ce qu'il appelait le « fascisme rouge ».

Les dernières années

Le 7 janvier 1962, la voiture de Landau a heurté un camion venant en sens inverse. Il a été gravement blessé et a passé deux mois dans le coma. Bien que Landau se soit remis de nombreuses façons, sa créativité scientifique a été détruite, et il n'a jamais pleinement repris le travail scientifique. Ses blessures l'ont empêché d'accepter personnellement le prix Nobel de physique de 1962.

Tout au long de sa vie, Landau était connu pour son humour mordant, comme l'illustre le dialogue suivant avec un psychologue, Alexander Luria, qui a tenté de tester d'éventuels dommages cérébraux tandis que Landau se remettait de l'accident automobile :

Luria : « Veuillez me dessiner un cercle »

Landau dessine une croix

Luria : « Hm, dessinez-moi maintenant une croix »

Landau dessine un cercle

Luria : « Landau, pourquoi ne faites-vous pas ce que je vous demande ? »

Landau : « Si je le faisais, vous pourriez en venir à penser que je suis devenu arriéré mental ».

Une autre anecdote a été partagée par Murray Gell-Mann :

Landau avait l'habitude de se moquer de Yakov Zeldovich tout le temps... Après que Landau se soit un peu remis de l'accident et ait pu parler et ainsi de suite, l'une des premières choses qu'il a dites a été « J'ai peur que mon cerveau ne soit plus du tout le même qu'avant. Je ne serai plus jamais capable de faire de la physique comme Landau. Peut-être que je pourrais faire de la physique comme Zeldovich. »

En 1965, d'anciens étudiants et collègues de Landau ont fondé l'Institut Landau de physique théorique, situé dans la ville de Chernogolovka près de Moscou, et dirigé pendant les trois décennies suivantes par Isaak Markovich Khalatnikov.

En juin 1965, Lev Landau et Yevsei Liberman ont publié une lettre dans le New York Times, déclarant que, en tant que Juifs soviétiques, ils s'opposaient à l'intervention américaine au nom de la Student Struggle for Soviet Jewry.

Décès

Landau est décédé le 1er avril 1968, à l'âge de 60 ans, des complications des blessures subies dans l'accident automobile auquel il a été impliqué six ans plus tôt. Il a été enterré au cimetière Novodievitchi.

Domaines de contribution

Pédagogie

Héritage

Deux objets célestes sont nommés en son honneur :

• la planète mineure 2142 Landau.
• le cratère lunaire Landau.

Le prix le plus élevé en physique théorique décerné par l'Académie russe des sciences est nommé en son honneur :

• Médaille d'or Landau

Le 22 janvier 2019, Google a célébré ce qui aurait été le 111e anniversaire de Landau avec un Google doodle.

Le prix Landau-Spitzer de l'American Physical Society, qui reconnaît les contributions exceptionnelles à la physique des plasmas et à la collaboration européenne-États-Unis, est nommé en partie en son honneur.

Liste de Landau

Landau tenait une liste de noms de physiciens qu'il classait sur une échelle logarithmique de productivité allant de 0 à 5. Le rang le plus élevé, 0, a été attribué à Isaac Newton. Albert Einstein a été classé 0,5. Un rang de 1 a été attribué aux pères fondateurs de la mécanique quantique, Niels Bohr, Werner Heisenberg, Satyen Bose, Paul Dirac et Erwin Schrödinger, et d'autres. Landau s'est classé lui-même comme 2,5 mais s'est ensuite promu à 2. David Mermin, écrivant sur Landau, a fait référence à l'échelle et s'est classé lui-même à la quatrième division, dans l'article « My Life with Landau: Homage of a 4.5 to a 2 ».

Dans la culture populaire

• Le film télévisé russe My Husband – the Genius traduction officieuse du titre russe Мой муж – гений sorti en 2008 raconte la biographie de Landau joué par Daniil Spivakovsky, se concentrant surtout sur sa vie privée. Il a généralement été critiqué par les critiques. Les personnes qui avaient personnellement rencontré Landau, y compris le célèbre scientifique russe Vitaly Ginzburg, ont déclaré que le film n'était pas seulement terrible mais aussi faux sur les faits historiques.
• Un autre film sur Landau, Dau, est réalisé par Ilya Khrzhanovsky avec l'acteur non professionnel Teodor Currentzis, un chef d'orchestre, dans le rôle de Landau. Dau était un surnom courant de Lev Landau.

Ouvrages

Cours de physique théorique

• L. D. Landau, E. M. Lifshitz 1976. Mechanics. Vol. 1 3rd ed.. Butterworth–Heinemann.
• L. D. Landau; E. M. Lifshitz 1975. The Classical Theory of Fields. Vol. 2 4th ed.. Butterworth–Heinemann. ISBN 978-0-7506-2768-9.
• L. D. Landau; E. M. Lifshitz 1977. Quantum Mechanics: Non-Relativistic Theory. Vol. 3 3rd ed.. Pergamon Press. ISBN 978-0-08-020940-1. — 2nd ed. 1965 at archive.org
• V. B. Berestetskii; E. M. Lifshitz; L. P. Pitaevskii 1982. Quantum Electrodynamics. Vol. 4 2nd ed.. Butterworth–Heinemann. ISBN 978-0-7506-3371-0.
• L. D. Landau; E. M. Lifshitz 1980. Statistical Physics, Part 1. Vol. 5 3rd ed.. Butterworth–Heinemann. ISBN 978-0-7506-3372-7.
• L. D. Landau; E. M. Lifshitz 1987. Fluid Mechanics. Vol. 6 2nd ed.. Butterworth–Heinemann. ISBN 978-0-08-033933-7.
• L. D. Landau; E. M. Lifshitz 1986. Theory of Elasticity. Vol. 7 3rd ed.. Butterworth–Heinemann. ISBN 978-0-7506-2633-0.
• L. D. Landau; E. M. Lifshitz; L. P. Pitaevskii 1984. Electrodynamics of Continuous Media. Vol. 8 2nd ed.. Butterworth–Heinemann. ISBN 978-0-7506-2634-7.
• L. P. Pitaevskii; E. M. Lifshitz 1980. Statistical Physics, Part 2. Vol. 9 1st ed.. Butterworth–Heinemann. ISBN 978-0-7506-2636-1.
• L. P. Pitaevskii; E. M. Lifshitz 1981. Physical Kinetics. Vol. 10 1st ed.. Pergamon Press. ISBN 978-0-7506-2635-4.

Autre

• L. D. Landau; Ya. Smorodinsky 2011 . Lectures on Nuclear Theory. Dover Publications. ISBN 978-0486675138.
• L. D. Landau; A. J. Akhiezer; E. M. Lifshitz 1967. General Physics, Mechanics and Molecular Physics. Pergamon Press. ISBN 978-0-08-009106-8.
• L. D. Landau; A. I. Kitaigorodsky 1978. Physics for Everyone. Mir Publishers Moscow.
• L. D. Landau; G. B. Rumer 2003 . What is Relativity?. Dover Publications.
• L. D. Landau; A. S. Kompaneets 1935. The Metal Conductivity. ONTI, Kharkiv.

Une liste complète des travaux de Landau a paru en 1998 dans la revue russe Physics-Uspekhi. Landau permettrait de se lister comme coauteur d'un article de journal sous deux conditions : 1 il a apporté l'idée du travail, en partie ou entièrement, et 2 il a effectué au moins certains des calculs présentés dans l'article. En conséquence, il a retiré son nom de nombreuses publications de ses étudiants où sa contribution était moins importante.