|
низких температур.
В 1931 году Ландау возвратился в Ленинград, но вскоре переехал в Харьков,
бывший тогда столицей Украины. Там Ландау стал руководителем теоретического
отдела Украинского физикотехнического института. Одновременно он заведовал
кафедрами теоретической физики в Харьковском инженерномеханическом институте и
в Харьковском университете. Академия наук СССР присудила ему в 1934 году ученую
степень доктора физикоматематических наук без защиты диссертации, а в
следующем году он получил звание профессора. В Харькове Ландау опубликовал
работы на такие различные темы, как происхождение энергии звезд, дисперсия
звука, передача энергии при столкновениях, рассеяние света, магнитные свойства
материалов, сверхпроводимость, фазовые переходы веществ из одной формы в другую
и движение потоков электрически заряженных частиц. Это создало ему репутацию
необычайно разностороннего теоретика.
Необычайно широкий диапазон его исследований, охватывающих почти все
области теоретической физики, привлек в Харьков многих высокоодаренных
студентов и молодых ученых, в том числе Евгения Лифшица, ставшего не только
ближайшим сотрудником Ландау, но и его другом. Выросшая вокруг Ландау школа
превратила Харьков в ведущий центр советской теоретической физики.
В помощь своим ученикам Ландау в 1935 году создал исчерпывающий курс
теоретической физики, опубликованный им и Лифшицем в виде серии учебников,
содержание которых авторы пересматривали и обновляли в течение последующих
двадцати лет. Эти учебники, переведенные на многие языки, во всем мире
заслуженно считаются классическими.
Но жил Ландау и его товарищи не одной работой. В свободное время они
играли в теннис, сочиняли песенки, ставили спектакли, устраивали
костюмированные вечера, вообще всячески веселились. Ландау познакомился с
Конкордией Дробанцевой, абсолютная красота которой покорила его с первого
взгляда, и он влюбился в нее. В 1937 году, спустя несколько лет, Кора
Дробанцева, инженертехнолог кондитерской фабрики, переехала в Москву и стала
женой Ландау. В 1946 году у них родился сын Игорь, работавший впоследствии
физикомэкспериментатором в том же Институте физических проблем, в котором так
много сделал его отец.
В 1937 году Ландау по приглашению Капицы возглавил отдел теоретической
физики во вновь созданном Институте физических проблем в Москве. Но на
следующий год Ландау был арестован по ложному обвинению в шпионаже в пользу
Германии.
Ученый вспоминал: «По нелепому доносу я был арестован. Меня обвиняли в
том, что я немецкий шпион. Год я провел в тюрьме, и было ясно, что даже еще на
полгода меня не хватит: я просто умирал. Капица поехал в Кремль и заявил, что
он требует моего освобождения, а в противном случае будет вынужден оставить
институт. Меня освободили. Вряд ли надо говорить, что для подобного поступка в
те годы требовались немалое мужество, большая человечность и кристальная
честность».
Как пишет М.И. Каганов: «Внешняя сторона жизни Ландау после ареста вполне
благополучна, если исключить то, что Ландау был «невыездным»: его лишили
возможности свободного общения с иностранными коллегами, он не участвовал в
международных конференциях, если они проходили не на территории СССР. Как стало
известно в последние годы, на протяжении многих лет за Ландау велось негласное
наблюдение (в частности, его разговоры с сотрудниками и друзьями
прослушивались)».
Одной из наиболее замечательных работ Ландау является созданная им в 1941
году теория сверхтекучести гелия2. Явление сверхтекучести гелия было открыто в
1937 году Капицей, который обнаружил, что ниже 2,18°K жидкий гелий переходит в
новую модификацию, названную гелием2, и обладает рядом удивительных
особенностей.
Как писал академик А.А. Абрикосов: «Теория Л.Д. Ландау сразу дала полную
картину всех известных к тому времени свойств гелия2 и предсказала ряд
совершенно новых явлений. В основе этой теории лежит представление о
возбужденном состоянии квантовой системы как совокупности квазичастиц с
определенным энергетическим спектром. Сперва Ландау предполагал, что спектр
состоит из двух ветвей: «фононов» – с линейной зависимостью энергии от импульса
и «ротонов» – с квадратичной зависимостью. При этом считалось, что фотонный
спектр отделен от основного состояния энергетической щелью. Впоследствии (1947)
Ландау пришел к выводу, что в действительности имеется лишь одна ветвь
энергетического спектра.
С помощью энергетического спектра была найдена температурная зависимость
теплоемкости гелия2, которая оказалась в прекрасном согласии с экспериментом.
Ландау показал далее, как из свойств спектра следует сверхтекучесть. Оказалось,
что при скоростях, меньших некоторой критической, гелий свободно протекает по
капилляру и появление в нем новых возбуждений энергетически невыгодно.
Изучая движение гелия при температурах выше 0°K, Ландау пришел к выводу,
что гелий совершает два движения: нормальное и сверхтекучее, с каждым из
которых связана своя эффективная масса. Ландау нашел основные уравнения
гидродинамики такой жидкости и пришел к выводу, что в ряде задач гелий2
эквивалентен смеси двух жидкостей: нормальной (вязкой) и сверхтекучей
(идеальной), движущихся с различными скоростями, но без взаимного трения. Была
вычислена эффективная плотность нормальной жидкости как функция температуры.
Наличие двух типов движения гелия2 позволило объяснить большую
теплопередачу. Основным механизмом теплопередачи в гелии2 являются
конвективные потоки нормальной и сверхтекучей жидкостей. Получил объяснение и
|
|