Lev Landau e il suo contributo alla fisica teorica

La ragione per cui il Premio Nobel gli fu assegnato solo 20 anni dopo le sue scoperte sulla superfluidità è perché questo è stato il tempo impiegato dagli altri fisici per comprendere e corroborare le sue scoperte

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Il fisico teorico Lev Landau è stato un prodigio intellettuale che ha avuto una difficile infanzia, ma che ha dato un grosso contributo allo sviluppo della fisica quantistica, riuscendo a vincere il Premio Nobel nel 1962.

Nato nel 1908, è cresciuto spostandosi da una scuola all’altra nel corso dei difficili anni della storia russa, dopo la rivoluzione del 1917. A causa delle continue interruzioni degli studi, non riuscì a completare molti anni del percorso educativo, inclusi gli anni scolastici finali. Dopo la rivoluzione, i ragazzi della generazione di Landau ebbero una connotazione educativa anomala, perché i titoli accademici erano stati aboliti e ripristinati solo nel 1934.

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Per questo motivo, nel corso dei suoi studi superiori, Landau non ebbe mai modo di redigere una tesi di dottorato. E comunque fu in grado di completare un corso di laurea in fisica. Intorno agli anni ‘20, egli studiò all’Università statale di Leningrado, e dopo circa dieci anni di impegno formativo e intellettuale, riuscì a conseguire un titolo di studio effettivo. Ma a quel tempo era già molto più che un semplice studente, le cui conoscenze andavano al di là del livello del titolo di studio conseguito.

Mentre Landau era impegnato negli studi universitari, la maggior parte dei migliori fisici del mondo si stava avventurando nella scoperta e nella concettualizzazione della meccanica quantistica. Egli riteneva di essere molto in ritardo per poter effettuare scoperte di rilievo in quel rivoluzionario contesto scientifico, poiché stava ancora gettando le basi per la sua formazione superiore.

Quando, nel 1927, Landau completò il suo percorso universitario, i principi base della fisica quantistica erano stati impostati e si era quindi aperto un nuovo campo di studio. A questo punto, la ricerca fu prevalentemente dirottata verso la fisica nucleare e la relatività generale.

Il contributo di Landau alla meccanica quantistica

Landau iniziò quindi a lavorare sulla meccanica quantistica e nel 1932 fu nominato responsabile del Dipartimento di Fisica Teorica presso il Centro Scientifico Nazionale “Kharkiv Institute” di Fisica e Tecnologia. I campi di ricerca dell’Istituto erano la fisica teorica, la fisica nucleare e quella delle basse temperature. In questo periodo, grazie anche all’aiuto dei suoi studenti, Landau fece diverse scoperte e calcoli importanti; fra tutti quelli relativi agli effetti nell’elettrodinamica quantistica. Nello stesso periodo iniziò a scrivere il suo libro, Corso di Fisica Teorica, utilizzato ancora oggi nei corsi di laurea in fisica. Per la precisione, il testo, come altri della serie, furono scritti insieme al collega Evgenij Lifsits (pubblicati in Italia dalla casa editrice Editori Riuniti).

Come responsabile della scuola, aveva creato un test di ingresso di incredibile difficoltà, chiamato il Minimo Teorico. Questo esame comprendeva praticamente tutto ciò che era stato scoperto sulla fisica teorica e per i 30 anni successivi alla sua implementazione, solo 43 studenti sono stati in grado di superarlo. E comunque, tutti coloro che furono in grado di superare questo test sarebbero diventati fisici e scienziati di grande successo.

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Nel 1937 gli fu affidato l’incarico di responsabile del Dipartimento di Fisica Teorica presso l’Istituto dei Problemi di Fisica a Mosca.

Ci troviamo in pieno periodo stalinista in Russia, e Landau fu fortemente coinvolto nella vita politica del momento. Nel 1938 fu arrestato poiché fu accusato di aver paragonato lo stalinismo al nazismo, mentre stava commentando un volantino antistalinista con due suoi colleghi. Dopo un anno di prigione fu rilasciato grazie all’influenza che Pyotr Kapitza, il fondatore dell’Istituto dove Landau lavorava, ebbe sul primo ministro russo.

La vita dopo la prigione

Ritornato all’attività scientifica, Landau fece alcune importanti scoperte nella teoria della superfluidità, inclusa una nuova eccitazione quantistica, nota come rotoni, o fononi.

Fu incaricato anche di gestire un team di matematici e scienziati impegnati nello sviluppo della bomba a idrogeno per i sovietici. Egli calcolò la dinamica della prima bomba atomica sviluppata dai sovietici e diede un valido contributo per comprendere il rendimento teorico che l’ordigno avrebbe potuto produrre.

Alcune delle più importanti scoperte scientifiche effettuate da Landau riguardano la scoperta della matrice densità in meccanica quantistica, la teoria del diamagnetismo e la teoria della superfluidità.

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La lista delle scoperte prodotte da Landau nel campo della fisica quantistica sono innumerevoli, a dimostrazione della sua significativa capacità scientifica.

Nel 1962 gli fu conferito il Premio Nobel per la fisica, grazie al suo lavoro sulla superfluidità, il primo lavoro sviluppato dopo l’anno di prigione. La ragione per cui il Premio Nobel gli fu assegnato solo 20 anni dopo le sue scoperte sulla superfluidità è perché questo è stato il tempo impiegato dagli altri fisici per comprendere e corroborare le sue scoperte.

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L’opera di Landau è sostenuta e ammirata in qualunque settore della fisica teorica. Una delle sue prime scoperte è stato lo smorzamento di Landau, un effetto che causa una lenta perdita di energia nel plasma quando, per un certo intervallo di tempo, non si verificano collisioni di molecole (cosiddetti plasmi non collisionali).

Come la maggior parte dei geni, l’eccellenza professionale di Landau era controbilanciata da un carattere abbastanza bizzarro. Si sposò nel 1939 e credeva fermamente che il matrimonio non dovesse definire un vincolo per la libertà sessuale dei partner. Si oppose fortemente allo stalinismo e criticò sempre il regime sovietico perché si era trasformato, secondo lui, da una connotazione socialista a una prettamente fascista.

La maggior parte del suo contributo ai progetti nucleari sovietici e ad altri progetti governativi segreti furono portati avanti da Landau semplicemente per proteggersi dalle precedenti accuse. Dopo la morte di Stalin, nel 1953, si rifiutò di lavorare su qualsivoglia progetto governativo segreto, poiché non più necessario per la sua protezione.

Il giusto riconoscimento delle sue capacità scientifiche e intellettuali lo ottenne solo sul finire della sua vita. Nel 1962 fu coinvolto in un tragico incidente d’auto, dal quale ne uscì ferito, ma vivo. Purtroppo, le complicazioni delle ferite furono fatali e lo portarono alla morte, all’età di 60 anni.