Lev Davidovich Landau, (né le 9 janvier [22 janvier, nouveau style], 1908, Bakou, Empire russe (aujourd'hui Azerbaïdjan) - décédé le 1er avril 1968, Moscou, Russie, URSS), physicien théoricien soviétique, l'un des fondateurs de la théorie quantique de la matière condensée dont les recherches pionnières dans ce domaine ont été récompensées par le prix Nobel de physique 1962.
Landau était un prodige mathématique et un enfant terrible. Sa scolarité reflétait les zigzags des réformes radicales de l'éducation pendant la période turbulente qui a suivi la révolution russe de 1917. Comme de nombreux scientifiques de la première génération soviétique, Landau n'a pas officiellement achevé certaines étapes de l'enseignement, comme le lycée. Il n'a jamais rédigé de thèse de doctorat non plus, car les diplômes universitaires ont été abolis et n'ont été rétablis qu'en 1934. Il a suivi le cours de premier cycle en physique à l'Université d'État de Leningrad, où il a étudié de 1924 à 1927. En 1934, Landau a obtenu un doctorat en tant que un universitaire déjà établi.
Alors qu'il était encore étudiant, Landau a publié ses premiers articles. Une nouvelle théorie de la mécanique quantique est apparue en Allemagne au cours de ces années, et le jeune homme de 20 ans s'est plaint qu'il était arrivé un peu trop tard pour participer à la grande révolution scientifique. En 1927, la mécanique quantique était pratiquement terminée, et les physiciens ont commencé à travailler sur sa généralisation relativiste et ses applications à la physique du solide et du nucléaire. Landau a mûri professionnellement au séminaire de Yakov I. Frenkel à l'Institut physico-technique de Léningrad, puis lors de son voyage à l'étranger de 1929-1931. Soutenu par une bourse soviétique et une bourse Rockefeller, il a visité des universités à Zurich, Copenhague et Cambridge, apprenant en particulier des physiciens Wolfgang Pauli et Niels Bohr. En 1930, Landau a souligné un nouvel effet résultant de la quantification des électrons libres dans les cristaux - le diamagnétisme de Landau, opposé au paramagnétisme de spin précédemment traité par Pauli. Dans un article conjoint avec le physicien Rudolf Peierls, Landau a plaidé pour la nécessité d'une nouvelle révolution conceptuelle radicale en physique afin de résoudre les difficultés croissantes de la théorie quantique relativiste.
En 1932, peu de temps après son retour en Union soviétique, Landau a déménagé à l'Institut physico-technique ukrainien (UFTI) à Kharkov (aujourd'hui Kharkiv). Récemment organisée et dirigée par un groupe de jeunes physiciens, l'UFTI a fait irruption dans les nouveaux domaines de la physique nucléaire, théorique et à basse température. Avec ses premiers étudiants, Evgeny Lifshits, Isaak Pomeranchuk et Aleksandr Akhiezer, Landau a calculé les effets de l'électrodynamique quantique et a travaillé sur la théorie des métaux, du ferromagnétisme et de la supraconductivité en étroite collaboration avec le laboratoire expérimental de cryogénie de Lev Shubnikov à l'institut. En 1937, Landau a publié sa théorie des transitions de phase du second ordre, dans laquelle les paramètres thermodynamiques du système changent continuellement mais sa symétrie change brusquement.
Cette même année, des problèmes politiques ont provoqué son déménagement brusque à l'Institut des problèmes physiques de Pyotr Kapitsa à Moscou. Les conflits institutionnels à l'UFTI et à l'Université de Kharkov, et le propre comportement iconoclaste de Landau, sont devenus politisés dans le contexte de la purge stalinienne, produisant une situation potentiellement mortelle. Plus tard en 1937, plusieurs scientifiques de l'UFTI ont été arrêtés par la police politique et certains, dont Shubnikov, ont été exécutés. La surveillance a suivi Landau à Moscou, où il a été arrêté en avril 1938 après avoir discuté d'un tract anti-stalinien avec deux collègues. Un an plus tard, Kapitsa a réussi à faire sortir Landau de prison en écrivant au Premier ministre russe, Vyacheslav M. Molotov, pour lui demander l'aide du théoricien afin de comprendre les nouveaux phénomènes observés dans l'hélium liquide.
Une explication théorique quantique de la découverte par Kapitsa de la superfluidité dans l'hélium liquide a été publiée par Landau en 1941. La théorie de Landau reposait sur un concept d'excitations collectives qui avait été suggéré un peu plus tôt par Frenkel et le physicien Igor Tamm. Unité quantifiée de mouvement collectif de nombreuses particules atomiques, une telle excitation peut être décrite mathématiquement comme s'il s'agissait d'une seule particule d'un genre nouveau, souvent appelée «quasiparticule». Pour expliquer la superfluidité, Landau a postulé qu'en plus du phonon (le quantum d'une onde sonore) il existe une autre excitation collective, le roton (le quantum du mouvement du vortex). La théorie de la superfluidité de Landau a été acceptée dans les années 1950 après que plusieurs expériences ont confirmé de nouveaux effets et des prédictions quantitatives basées sur elle.
En 1946, Landau est élu membre à part entière de l'Académie des sciences de l'URSS. Il a organisé un groupe théorique à l'Institut des problèmes physiques avec Isaak Khalatnikov et plus tard Alexey A. Abrikosov. Les nouveaux étudiants ont dû passer une série d'examens difficiles, appelés le minimum Landau, afin de rejoindre le groupe. Le colloque hebdomadaire du groupe a été le principal centre de discussion pour la physique théorique à Moscou, bien que de nombreux orateurs n'aient pas pu faire face au niveau de critique dévastateur considéré comme normal lors de ses réunions. Au fil des ans, Landau et Lifshits ont publié leur cours de physique théorique à plusieurs volumes, un outil d'apprentissage majeur pour plusieurs générations d'étudiants chercheurs à travers le monde.
Le travail collectif du groupe de Landau englobait pratiquement toutes les branches de la physique théorique. En 1946, il a décrit le phénomène d'amortissement Landau des ondes électromagnétiques dans le plasma. Avec Vitaly L. Ginzburg, Landau a obtenu en 1950 les équations correctes de la théorie macroscopique (phénoménologique) de la supraconductivité. Au cours des années 1950, lui et ses collaborateurs ont découvert que même en électrodynamique quantique renormalisée, une nouvelle difficulté de divergence apparaît (le zéro de Moscou ou le pôle Landau). Le phénomène de la constante de couplage devenant infinie ou disparaissant à une certaine énergie est une caractéristique importante des théories quantiques modernes des champs. En plus de sa théorie de la superfluidité de 1941, Landau a introduit en 1956-1958 un autre type de liquide quantique, dont les excitations collectives se comportent statistiquement comme des fermions (comme les électrons, les neutrons et les protons) plutôt que comme des bosons (comme les mésons). Sa théorie de Fermi-liquide a fourni la base de la théorie moderne des électrons dans les métaux et a également aidé à expliquer la superfluidité de He-3, l'isotope plus léger de l'hélium. Dans les travaux de Landau et de ses étudiants, la méthode des quasiparticules a été appliquée avec succès à divers problèmes et est devenue un fondement indispensable de la théorie de la matière condensée.
Même après son mariage en 1939, Landau s'en est tenu à la théorie selon laquelle une union ne doit pas restreindre la liberté sexuelle des deux partenaires. Il n'aimait pas la philosophie naturelle du matérialisme dialectique, en particulier lorsqu'il était appliqué à la physique, mais il défendait le matérialisme historique - la philosophie politique marxiste - comme un exemple de vérité scientifique. Il détestait Joseph Staline pour la trahison des idéaux de la révolution de 1917, et après les années 1930, il a critiqué le régime soviétique comme n'étant plus socialiste mais fasciste. Conscient que les accusations politiques antérieures contre lui n'avaient pas été officiellement retirées, Landau a effectué certains calculs pour le projet d'armes atomiques soviétiques, mais après la mort de Staline en 1953, il a refusé le travail classifié comme n'étant plus nécessaire à sa protection personnelle. Le culte de la science d'après-guerre a contribué à la reconnaissance publique et au culte des héros qu'il a reçus au cours de ses dernières années. En 1962, Landau a subi de graves blessures dans un accident de voiture. Les médecins ont réussi à lui sauver la vie, mais il ne s'est jamais suffisamment rétabli pour retourner au travail et il est décédé de complications ultérieures.
