Lev Davidovich Landau, (född 9 januari [22 januari, ny stil], 1908, Baku, Rysslands rike (nu Azerbeidzjan) - död 1 april 1968, Moskva, Ryssland, Sovjetunionen), sovjetisk teoretisk fysiker, en av grundarna av kvantteorin om kondenserad substans vars banbrytande forskning inom detta område erkändes med Nobelpriset för fysik från 1962.
Landau var en matematisk underbarn och enfant fruktansvärt. Hans skolgång återspeglade sicksackarna av radikala utbildningsreformer under den turbulenta perioden efter den ryska revolutionen 1917. Liksom många forskare från den första sovjetiska generationen slutförde Landau inte formellt några utbildningsstadier, till exempel gymnasiet. Han skrev aldrig en doktorsavhandling heller, eftersom akademiska examina hade avskaffats och inte återställdes förrän 1934. Han avslutade grundutbildningen i fysik vid Leningrad State University, där han studerade 1924 till 1927. 1934 fick Landau doktorsexamen som en redan etablerad forskare.
Landau publicerade sina första artiklar, medan han fortfarande var student. En ny teori om kvantmekanik dök upp i Tyskland under dessa år, och 20-åringen klagade över att han hade kommit lite för sent för att delta i den stora vetenskapliga revolutionen. År 1927 slutfördes kvantmekaniken i huvudsak och fysiker började arbeta med dess relativistiska generalisering och tillämpningar på fast tillstånd och kärnfysik. Landau mognade professionellt i Yakov I. Frenkels seminarium vid Leningrad Physico-Technical Institute och sedan under sin utlandsresa 1929–31. Med stöd av en sovjetisk stipendium och en Rockefeller-stipendium besökte han universitet i Zürich, Köpenhamn och Cambridge, och lärde sig särskilt av fysikerna Wolfgang Pauli och Niels Bohr. 1930 påpekade Landau en ny effekt till följd av kvantiseringen av fria elektroner i kristaller - Landau-diamagnetism, mittemot spin-paramagnetismen som tidigare behandlats av Pauli. I en gemensam uppsats med fysikern Rudolf Peierls argumenterade Landau för behovet av ännu en radikal konceptuell revolution inom fysiken för att lösa de ökande svårigheterna i relativistisk kvantteori.
1932, strax efter hans återkomst till Sovjetunionen, flyttade Landau till det ukrainska fysisk-tekniska institutet (UFTI) i Kharkov (nu Kharkiv). Nyligen organiserade och drivs av en grupp unga fysiker, brast UFTI in i de nya områdena kärnkrafts-, teoretisk- och lågtemperaturfysik. Tillsammans med sina första studenter - Evgeny Lifshits, Isaak Pomeranchuk och Aleksandr Akhiezer - beräknade Landau effekter i kvantelektrodynamik och arbetade med teorin om metaller, ferromagnetism och supraledningsförmåga i nära samarbete med Lev Shubnikovs experimentella kryogeniklaboratorium vid institutet. År 1937 publicerade Landau sin teori om fasövergångar av den andra ordningen, där termodynamiska parametrar för systemet kontinuerligt ändras men dess symmetri växlar plötsligt.
Samma år orsakade politiska problem hans plötsliga flytt till Pyotr Kapitsas institut för fysiska problem i Moskva. Institutionella konflikter vid UFTI och Kharkovuniversitetet, och Landaus eget ikonoklastiska beteende, politiserades i samband med den stalinistiska reningen och skapade en livshotande situation. Senare 1937 arresterades flera UFTI-forskare av den politiska polisen och några, inklusive Shubnikov, avrättades. Övervakningen följde Landau till Moskva, där han arresterades i april 1938 efter att ha diskuterat en antistalinistisk broschyr med två kollegor. Ett år senare lyckades Kapitsa frigöra Landau från fängelset genom att skriva till den ryska premiärministern, Vyacheslav M. Molotov, att han krävde teoretikerens hjälp för att förstå nya fenomen som observerades i flytande helium.
En kvantteoretisk förklaring av Kapitsas upptäckt av överflödighet i flytande helium publicerades av Landau 1941. Landaus teori förlitade sig på ett begrepp om kollektiva exciteringar som hade föreslagits något tidigare av Frenkel och fysiker Igor Tamm. En kvantiserad enhet för kollektiv rörelse av många atompartiklar, sådan excitation kan matematiskt beskrivas som om det var en enda partikel av något nytt slag, ofta kallat en "kvasipartikel." För att förklara superfluiditet, postulerade Landau att förutom fononet (kvantiteten för en ljudvåg) finns det en annan kollektiv excitation, roton (kvantiteten av virvelrörelsen). Landaus teori om överflödighet vann acceptans på 1950-talet efter att flera experiment bekräftade några nya effekter och kvantitativa förutsägelser baserade på den.
1946 valdes Landau till en fullständig medlem av USSR Academy of Sciences. Han organiserade en teoretisk grupp vid Institutet för fysiska problem med Isaak Khalatnikov och senare Alexey A. Abrikosov. Nya studenter var tvungna att klara en serie utmanande tentor, kallad Landau minimum, för att gå med i gruppen. Gruppens veckokollokvium fungerade som det stora diskussionscentret för teoretisk fysik i Moskva, även om många talare inte kunde klara den förödande kritiknivån som ansågs normal vid sina möten. Under årens lopp publicerade Landau och Lifshits sin multivolume Course of Theoretical Physics, ett viktigt inlärningsverktyg för flera generationer av forskarstudenter världen över.
Det kollektiva arbetet i Landaus grupp omfattade praktiskt taget varje gren av teoretisk fysik. 1946 beskrev han fenomenet Landau dämpning av elektromagnetiska vågor i plasma. Tillsammans med Vitaly L. Ginzburg erhöll Landau 1950 de rätta ekvationerna för den makroskopiska (fenomenologiska) teorin om supraledningsförmåga. Under 1950-talet upptäckte han och kollaboratörerna att även i renormaliserad kvantelektrodynamik uppstår en ny divergensproblem (Moskvas noll eller Landau-polen). Fenomenet med att kopplingskonstanten blir oändlig eller försvinner med viss energi är ett viktigt inslag i moderna kvantfältsteorier. Utöver sin teori om överflödighet från 1941 introducerade Landau 1956–58 en annan typ av kvantvätska, vars kollektiva excitationer uppträder statistiskt som fermioner (som elektroner, neutroner och protoner) snarare än bosoner (som mesoner). Hans Fermi-liquid-teori gav grunden för den moderna teorin om elektroner i metaller och hjälpte också till att förklara superfluiditet i He-3, den ljusare isotopen av helium. I Landau och hans elever verk användes metoden för kvasipartiklar framgångsrikt på olika problem och utvecklades till en oundgänglig grund för teorin om kondenserad materia.
Även efter sitt äktenskap 1939 fastade Landau sig vid teorin att en fackförening inte får begränsa båda partners sexuella frihet. Han gillade inte den naturliga filosofin av dialektisk materialism, särskilt när han tillämpades på fysiken, men han upprätthöll historisk materialism - den marxistiska politiska filosofin - som ett exempel på vetenskaplig sanning. Han hatade Joseph Stalin för att förrätta idealen för 1917-revolutionen, och efter 1930-talet kritiserade han sovjetregimen som inte längre socialist utan fascist. Medveten om att de tidigare politiska anklagelserna mot honom inte officiellt hade dragits tillbaka utförde Landau några beräkningar för det sovjetiska atomvapenprojektet, men efter Stalins död 1953 avslog han klassificerat arbete som inte längre nödvändigt för hans personliga skydd. Den efterkrigstidens vetenskapskult bidrog till det offentliga erkännandet och hjältedyrkan han fick under sina senare år. 1962 fick Landau allvarliga skador i en bilolycka. Läkarna lyckades rädda hans liv, men han fick aldrig tillräckligt för att återvända till jobbet och han dog av efterföljande komplikationer.
