Lev Davidovich Landau, (nato il 9 gennaio [22 gennaio, New Style], 1908, Baku, Impero russo (ora Azerbaigian) - morì il 1 aprile 1968, Mosca, Russia, URSS), fisico teorico sovietico, uno dei fondatori della teoria quantistica della materia condensata la cui ricerca pionieristica in questo campo fu riconosciuta con il premio Nobel per la fisica del 1962.
Landau era un prodigio matematico ed enfant terribile. La sua istruzione riflette gli zigzag di radicali riforme educative durante il periodo turbolento successivo alla Rivoluzione russa del 1917. Come molti scienziati della prima generazione sovietica, Landau non completò formalmente alcune fasi educative, come il liceo. Non ha mai scritto una tesi di dottorato, poiché i titoli accademici erano stati aboliti e non erano stati restaurati fino al 1934. Ha completato il corso di laurea in fisica presso la Leningrad State University, dove ha studiato dal 1924 al 1927. Nel 1934 Landau ottenne un dottorato di ricerca in uno studioso già affermato.
Mentre era ancora uno studente, Landau ha pubblicato i suoi primi articoli. Una nuova teoria della meccanica quantistica apparve in Germania in quegli anni e il ventenne si lamentò che era arrivato un po 'troppo tardi per prendere parte alla grande rivoluzione scientifica. Nel 1927 la meccanica quantistica fu sostanzialmente completata e i fisici iniziarono a lavorare sulla sua generalizzazione relativistica e sulle applicazioni alla fisica dello stato solido e nucleare. Landau è maturato professionalmente nel seminario di Yakov I. Frenkel presso l'Istituto fisico-tecnico di Leningrado e poi durante il suo viaggio all'estero del 1929–1931. Supportato da uno stipendio sovietico e da una compagnia Rockefeller, visitò le università di Zurigo, Copenaghen e Cambridge, imparando in particolare dai fisici Wolfgang Pauli e Niels Bohr. Nel 1930 Landau fece notare un nuovo effetto derivante dalla quantizzazione di elettroni liberi nei cristalli: il diamagnetismo di Landau, opposto al paramagnetismo di spin precedentemente trattato da Pauli. In un documento congiunto con il fisico Rudolf Peierls, Landau ha sostenuto la necessità di un'altra radicale rivoluzione concettuale in fisica al fine di risolvere le crescenti difficoltà della teoria quantistica relativistica.
Nel 1932, subito dopo il suo ritorno in Unione Sovietica, Landau si trasferì all'Istituto fisico-tecnico ucraino (UFTI) di Kharkov (ora Kharkiv). Organizzato di recente e gestito da un gruppo di giovani fisici, UFTI è entrato nei nuovi campi della fisica nucleare, teorica e delle basse temperature. Insieme ai suoi primi studenti — Evgeny Lifshits, Isaak Pomeranchuk e Aleksandr Akhiezer — Landau ha calcolato gli effetti sull'elettrodinamica quantistica e ha lavorato sulla teoria dei metalli, ferromagnetismo e superconduttività in stretta collaborazione con il laboratorio sperimentale di criogenia di Lev Shubnikov presso l'istituto. Nel 1937 Landau pubblicò la sua teoria delle transizioni di fase del secondo ordine, in cui i parametri termodinamici del sistema cambiano continuamente ma la sua simmetria cambia bruscamente.
Nello stesso anno, i problemi politici causarono la sua improvvisa mossa all'Istituto di problemi fisici di Pyotr Kapitsa a Mosca. I conflitti istituzionali presso la UFTI e l'Università di Kharkov, e il comportamento iconoclastico di Landau, sono stati politicizzati nel contesto della purga stalinista, producendo una situazione pericolosa per la vita. Più tardi, nel 1937, diversi scienziati della UFTI furono arrestati dalla polizia politica e alcuni, incluso Shubnikov, furono giustiziati. La sorveglianza seguì Landau a Mosca, dove fu arrestato nell'aprile 1938 dopo aver discusso di un volantino antistalinista con due colleghi. Un anno dopo, Kapitsa riuscì a liberare Landau dalla prigione scrivendo al primo ministro russo Vyacheslav M. Molotov, che aveva bisogno dell'aiuto del teorico per comprendere i nuovi fenomeni osservati nell'elio liquido.
Una spiegazione teorica quantistica della scoperta di Kapitsa della superfluidità nell'elio liquido fu pubblicata da Landau nel 1941. La teoria di Landau si basava su un concetto di eccitazioni collettive che era stato suggerito un po 'prima da Frenkel e dal fisico Igor Tamm. Un'unità quantizzata di moto collettivo di molte particelle atomiche, tale eccitazione può essere matematicamente descritta come se fosse una singola particella di qualche tipo nuovo, spesso chiamata "quasiparticella". Per spiegare la superfluidità, Landau ha postulato che oltre al fonone (il quanto di un'onda sonora) esiste un'altra eccitazione collettiva, il rotone (il quanto di movimento del vortice). La teoria della superfluidità di Landau ottenne l'accettazione negli anni '50 dopo che diversi esperimenti confermarono alcuni nuovi effetti e previsioni quantitative basate su di esso.
Nel 1946 Landau fu eletto membro a pieno titolo dell'Accademia delle scienze dell'URSS. Ha organizzato un gruppo teorico nell'Istituto di problemi fisici con Isaak Khalatnikov e in seguito Alexey A. Abrikosov. I nuovi studenti hanno dovuto superare una serie di esami impegnativi, chiamati il minimo di Landau, per unirsi al gruppo. Il colloquio settimanale del gruppo è stato il principale centro di discussione per la fisica teorica a Mosca, anche se molti oratori non sono stati in grado di far fronte al livello devastante di critiche considerato normale durante i suoi incontri. Nel corso degli anni, Landau e Lifshits hanno pubblicato il loro Corso multivolume di fisica teorica, uno strumento di apprendimento importante per diverse generazioni di studenti di ricerca in tutto il mondo.
Il lavoro collettivo del gruppo di Landau ha abbracciato praticamente ogni ramo della fisica teorica. Nel 1946 descrisse il fenomeno dello smorzamento di Landau delle onde elettromagnetiche nel plasma. Insieme a Vitaly L. Ginzburg, nel 1950 Landau ottenne le giuste equazioni della teoria macroscopica (fenomenologica) della superconduttività. Durante gli anni '50, lui e i suoi collaboratori scoprirono che anche nell'elettrodinamica quantistica rinormalizzata, appare una nuova difficoltà divergente (lo zero di Mosca o il polo di Landau). Il fenomeno della costante di accoppiamento che diventa infinito o che svanisce a una certa energia è una caratteristica importante delle moderne teorie dei campi quantistici. Oltre alla sua teoria della superfluidità del 1941, nel 1956-1958 Landau introdusse un diverso tipo di liquido quantistico, le cui eccitazioni collettive si comportano statisticamente come fermioni (come elettroni, neutroni e protoni) piuttosto che bosoni (come i mesoni). La sua teoria Fermi-liquido ha fornito le basi per la moderna teoria degli elettroni nei metalli e ha anche contribuito a spiegare la superfluidità in He-3, l'isotopo più leggero dell'elio. Nelle opere di Landau e dei suoi studenti, il metodo delle quasiparticelle è stato applicato con successo a vari problemi e sviluppato in una base indispensabile della teoria della materia condensata.
Anche dopo il suo matrimonio nel 1939, Landau si attenne alla teoria secondo cui un'unione non deve limitare la libertà sessuale di entrambi i partner. Non gli piaceva la filosofia naturale del materialismo dialettico, specialmente quando applicato alla fisica, ma sosteneva il materialismo storico - la filosofia politica marxista - come esempio di verità scientifica. Odiava Joseph Stalin per il tradimento degli ideali della rivoluzione del 1917, e dopo gli anni '30 ha criticato il regime sovietico come non più socialista ma fascista. Consapevole che le precedenti accuse politiche contro di lui non erano state ufficialmente ritirate, Landau eseguì alcuni calcoli per il progetto sovietico di armi atomiche, ma dopo la morte di Stalin nel 1953 declinò il lavoro classificato come non più necessario per la sua protezione personale. Il culto della scienza del dopoguerra contribuì al riconoscimento pubblico e al culto degli eroi che ricevette durante i suoi ultimi anni. Nel 1962 Landau subì gravi ferite in un incidente d'auto. I medici riuscirono a salvargli la vita, ma non si riprese mai abbastanza per tornare al lavoro e morì per le successive complicazioni.
