Лауреат Нобелевской премии Л. Д. Ландау - Физика в школе
Главное меню:
статьи
Лауреат Нобелевской премии Л. Д. Ландау
1. Еще в 1927 году Ландау — тогда студент Ленинградского университета — ввел понятие матрицы плотности. Это понятие употребляется в квантовой механике и статистической физике.
2. Если металл помещают во внешнее магнитное поле, то движение электронов в металле меняется таким образом, чтобы в какой-то мере компенсировать это поле. В результате возникает магнитный момент, направленный против внешнего поля. Ландау первым в 1930 году предсказал диамагнетизм электронов. Это явление теперь во всем мире называют «диамагнетизмом Ландау». (х — диамагнитная восприимчивость, то есть отношение диамагнитного момента к внешнему полю.)
3. В 1936—1937 годах были опубликованы две работы Л. Д. Ландау, в которых он построил теорию фазовых переходов второго рода, то есть таких переходов, при которых состояние тела меняется непрерывно, а симметрия - скачком. (Примером может служить бесконечно малая деформация куба.) В отличие от обычных фазовых переходов (например, из твердого состояния в жидкое, из жидкого в газообразное) при фазовых переходах второго рода не меняется плотность тела и не происходит выделение или поглощение скрытой теплоты перехода. В формулах: Ф - термодинамический потенциал вблизи точки перехода. Величина т) — параметр упорядочения.
4. Л. Д. Ландау и Е. М. Лифшиц впервые рассчитали доменную структуру ферромагнетика (1935 год). Они показали, что границы между отдельными доменами (областями) ферромагнетика представляют собой очень узкие переходные слои (толщиной Л), в которых направление намагниченности непрерывно и постепенно меняется. Первая формула характеризует изменение направления намагниченности в переходном слое, йо — размеры доменов — областей с однородной намагниченностью внутри ферромагнетика — толщина пластинки. Трудно назвать область техники или научных исследований, где бы не применялись ферромагнетики. Для объяснения различных явлений ферромагнетизма используется теория, предложенная Ландау и Лифшицем.
5. В конце 30-х годов Ландау построил теорию промежуточного состояния сверхпроводников. Он показал, что если образец (цилиндр) помещен в магнитное поле, параллельное образующим цилиндра, то только в этом случае разрушение сверхпроводимости происходит скачком. Во всех остальных случаях под действием магнитного поля образуется так называемое промежуточное состояние, при котором образец состоит из чередующихся между собой сверхпроводящих и нормальных слоев. Формула выражает Толщину слоев сверхпроводящей и нормальной фазы, 1 размер образца
6. Эта формула относится к созданной Ландау статистической теории ядер и характеризует среднюю ширину высоких энергетических уровней ядер (Г). Э — среднее расстояние между уровнями.
7. В 1941 году Л. Д. Ландау создал теорию сверхтекучести гелия II. (Явление сверхтекучести было открыто П. Л. Капицей в 1938 году.) Теория Ландау базируется на представлении, что состояние всякого тела вблизи абсолютного нуля может быть описано с помощью некоторого «газа квазичастиц», движущихся в объеме тела. Зависимость энергии квазичастиц от импульса выражается графиком. Квазичастицы с импульсами вблизи нуля называются «фононами», квазичастицы с импульсами в окрестности второго минимума — «ротонами». Первая формула относится к «фононам», вторая к «ротонам».8. Эти формулы относятся к теории электрона. Электрон с массой т создает вокруг себя электромагнитное поле. Оно обладает некоторой энергией, а следовательно (из-за соотношения Е=тс2), и массой. Вторая формула выражает связь между суммарной массой электрона и поля Ш| и «затравочной» массой т. (Работа выполнена Л. Д. Ландау в 1954 году совместно с А. А. Абрикосовым и И. М. Халатниковым.)
9. Эти две формулы относятся к теории «Ферми-жидкости» (1956 год). Таким и жидкостями являются жидкий изотоп гелия с атомным весом 3 и электроны в металле. Теория «Ферми-жидкости» используется в построении современной теории металлов и атомного ядра.
10. До недавнего времени предполагалось, что в природе существует закон сохранения четности, основанной на эквивалентности правых и левых систем координат. В 1956 году было обнаружено, что закон сохранения четности не является универсальным законом природы. В 1957 году была опубликована работа Л. Д. Ландау «О законах сохранения при слабых взаимодействиях», в которой он предложил свой знаменитый принцип комбинированной четности. Этот принцип устанавливает неизменность фичических явлений при одновременной замене правой координатной системы левой и всех частиц — античастицами.
11. Заканчивая этот краткий и поэтому, естественно, поверхностный обзор лишь некоторых работ лауреата Нобелевской премии Л. Д. Ландау, хочется отметить широкий диапазон его исследований. Приводимая последней формула характеризует декремент затухания собственных колебаний электронной плазмы («затухание Ландау»). Выводы этой работы, выполненной в 1946 году, применяются при анализе термоядерных процессов, в исследованиях по мирному использованию атомной энергии.