Гелий является исключением — если его не подвергать очень высокому давлению, остаётся жидким вплоть до абсолютного нуля. В 1938 году Ласло Тисса предположил, что жидкий гелий в действительности представляет собой смесь двух форм: гелия-1 (нормальной жидкости) и гелия-2 (сверхтекучей жидкости). Когда температура падает почти до абсолютного нуля, доминирующей компонентой становится гелий-2. Эта гипотеза позволила объяснить, почему при разных условиях наблюдается различная вязкость.
Ландау объяснил сверхтекучесть, используя принципиально новый математический аппарат. В то время как другие исследователи применяли квантовую механику к поведению отдельных атомов, он рассмотрел квантовые состояния объёма жидкости почти так же, как если бы та была твёрдым телом. Ландау выдвинул гипотезу о существовании двух компонент движения, или возбуждения: фононов, описывающих относительно нормальное прямолинейное распространение звуковых волн при малых значениях импульса и энергии, и ротонов, описывающих вращательное движение, т. е. более сложное проявление возбуждений при более высоких значениях импульса и энергии.
Наблюдаемые явления обусловлены вкладами фононов и ротонов и их взаимодействием. Жидкий гелий, утверждал Ландау, можно рассматривать как «нормальную» компоненту, погружённую в сверхтекучий «фон» В эксперименте по истечению жидкого гелия через узкую щель сверхтекучая компонента течёт, в то время как фононы и ротоны сталкиваются со стенками, которые удерживают их. В эксперименте с крутильными колебаниями диска сверхтекучая компонента оказывает пренебрежимо слабое воздействие, тогда как фононы и ротоны сталкиваются с диском и замедляют его движение. Отношение концентраций нормальной и сверхтекучей компонент зависит от температуры. Ротоны доминируют при температуре выше 1 K, фононы — ниже 0,6 K.
Теория Ландау и её последующие усовершенствования позволили не только объяснить наблюдаемые явления, но и предсказать другие необычные явления, например, распространение двух различных волн, называемых первым и вторым звуком и обладающих различными свойствами. Первый звук — это обычные звуковые волны, второй — температурная волна. Теория Ландау помогла существенно продвинуться в понимании природы сверхпроводимости.
Летом 1941 года институт эвакуировался в Казань. Там, как и остальные сотрудники, Ландау отдавал силы, прежде всего, оборонным заданиям. Он строил теории и производил расчёты процессов, определяющих боеспособность вооружения. В 1945 году, когда война закончилась, в «Докладах Академии наук» появились три статьи Ландау, посвящённые детонации взрывчатых веществ.
После окончания войны и до 1962 года он работал над решением различных задач, в том числе изучал редкий изотоп гелия с атомной массой 3 (вместо обычной массы 4), и предсказал для него существование нового типа распространения волн, который был назван им «нулевым звуком». Заметим, что скорость второго звука в смеси двух изотопов при температуре абсолютного нуля стремится к нулю. Ландау принимал участие и в создании атомной бомбы в Советском Союзе.
Как-то в пятидесятые годы член-корреспондент Артемий Алиханьян рассказал почти неправдоподобную историю про Дау. Навещая его, он посетовал, что на арагапской станции космических лучей ему с сотрудниками никак не удаётся получить согласную с опытом одну энергетическую формулу, весьма важную для космики. Задав два-три вопроса, Ландау сказал: «Ты тут поиграй с моим Гариком, а я поднимусь на минутку к себе…» Он вернулся через четверть часа… На листе, исчерченном по-детски ясными каракулями, была выведена желанная формула!..
Интенсивность напряжённой и плодотворной работы Ландау нисколько не ослабевала до самого рокового дня. 7 января 1962 года на шоссе по дороге в Дубну произошла автомобильная катастрофа… Никто не был виноват. Сквернейшая погода. Гололедица. Девочка перебегала дорогу. Резко затормозившую легковую машину круто занесло. Удар встречного грузовика пришёлся сбоку, и всю его силу испытал сидевший у дверцы пассажир. Первое воскресное утро нового года ознаменовалось для русской и мировой науки трагическим событием. Физики перезванивались, ошеломлённые слухами о несчастье с академиком Ландау. Все проверяли достоверность случившегося. Для всех абсурдно звучало краткое: «Дау без сознания!» Он был воплощённым сознанием. Творящим сознанием.
Но свершилось чудо — Ландау выжил! И это чудо сотворили вместе с врачами физики. Лётчики международной авиации включились в эстафету передачи в Москву «г-ну Ландау» необходимых срочно препаратов. Лекарства летели из Америки, Англии, Бельгии, Франции, Чехословакии. Академики Николай Семёнов и Владимир Энгельгардт в первое же злосчастное воскресенье, 7 января, синтезировали и стерилизовали вещество против отёка мозга. Готовая ампула из Ленинграда их опередила. Но каков был деятельный порыв двух семидесятилетних коллег пострадавшего!
В течение шести недель он оставался без сознания и почти три месяца не узнавал даже своих близких. По состоянию здоровья Ландау не мог отправиться в Стокгольм для получения Нобелевской премии 1962 года, которой он был удостоен «за основополагающие теории конденсированной материи, в особенности жидкого гелия». Премия была вручена ему в Москве послом Швеции в Советском Союзе. Ландау прожил ещё шесть лет, но слишком много было тяжелейших травм и повреждений. Жестокие боли долго и почти постоянно мучили Ландау. И к занятиям наукой он вернуться не смог.
Ландау сказал перед смертью: «Я неплохо прожил жизнь.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243