Ландау показал, что движение электрона в присутствии магнитного поля нельзя рассматривать с помощью методов классической механики. В действительности электрон в магнитном поле обладает дискретными (прерывными) энергетическими уровнями, которые описываются особой формулой. Расстояние между этими уровнями пропорционально полю. В результате такой дискретности уровней оказывается, что электронный газ обладает диамагнетизмом, связанным с изменением поступательного движения электронов. При больших значениях поля магнитная восприимчивость периодически меняется с изменением поля.
«Диамагнетизм Ландау» вызвал в учёном мире сенсацию.
– Надо смотреть правде в лицо: все мы питаемся крошками со стола Ландау, — сказал Рудольф Пайерлс, прочитав статью друга.
Гейзенберг, Бор, Борн, Дирак, Паули оценили блестящие способности Ландау. Любой университет счёл бы честью пригласить к себе работать молодого учёного, одного из лучших советских физиков. И Ландау не раз получал такие предложения. Но едва лишь начинался разговор, он перебивал собеседника:
– Нет! Я вернусь в свою рабочую страну, и мы создадим лучшую в мире науку.
– А роскошь, который вы там никогда не увидите?
– К ней я равнодушен.
Он страшно удивился, когда узнал, что один из его знакомых решил не возвращаться после командировки на родину.
– Продался за доллары, — сказал Дау. — Лодырь. Работать никогда не любил. Что о нём говорить — самоликвидировался. Перестал работать и впал в ничтожество.
Из своей первой научной командировки за границу Ландау вернулся в 1931 году. «Если Дау вернулся в Россию, то это произошло потому, что там было его сердце. Это произошло потому, что сам он, в глубине души, был революционером», — писала позднее зарубежная пресса.
Без вдохновения нет воли, без воли нет борьбы, а без борьбы — ничтожество и произвол.
Николай Пирогов
В конце двадцатых годов директор ЛФТИ академик Абрам Федорович Иоффе занялся проблемой тонкослойной изоляции. Изобретение тонкослойной изоляции сулило промышленности молодого Советского государства миллионы рублей экономии. В популярной брошюре издания 1930 года Иоффе подробно рассказывает о причинах пробоя изоляторов. Только при очень низких температурах в изоляторе замирает хаотическое движение ионов (заряженных атомов), называемое тепловым движением. Если же к изолятору, положим к кристаллу, приложить напряжение, ионы начнут двигаться: в кристалле возникнет ионная лавина — ток. Каждый движущийся ион, сталкиваясь с атомом, закреплённым в кристалле, выбивает его, заставляет двигаться. На месте одной заряженной частицы оказываются две, при следующем столкновении — четыре, потом — восемь и так далее. «Однако и здесь удалось найти остроумный выход из положения, — пишет Иоффе. — Представим себе листок изолятора, толщина которого так мала, что ион при движении от одного электрода до другого испытывает всего пять столкновений… Словом, для тонкого листка изолятора ионная лавина не сможет достигнуть сколько-нибудь опасной величины. Чем меньше толщина изолятора, тем ближе его электрическая прочность к пределу прочности, вычисленному как электрическая сила, нужная для разрыва кристалла. Для очень тонких слоев изолятора, например для листочков слюды толщиной в несколько десятитысячных миллиметра, наблюденная электрическая прочность соответствует вычисленной». Поскольку в ту пору в Советском Союзе не было оборудования, необходимого для подобных экспериментов, опыты по тонкослойной изоляции проводились в Германии, в лаборатории Сименса.
В разгар работ по тонкослойной изоляции из полуторагодичной заграничной командировки в ЛФТИ вернулся молодой аспирант Лев Ландау. Он усомнился в правильности выводов Иоффе и доказал полную теоретическую необоснованность тонкослойной изоляции. Когда работы по тонкослойной изоляции были перенесены в СССР, опыты резко разошлись с данными лаборатории Сименса. Даже на материале, привезённом из Германии, не могли получить эффекта тонкослойности. Ландау показал, что теоретическая картина твёрдого тела не допускает необходимого для тонкослойной изоляции разгона ионов в твёрдом теле. Иоффе вынужден был признать, что само по себе уменьшение толщины не увеличивает прочности. Но Абрама Федоровича обидела резкость суждений молодого учёного. Однажды Иоффе в сердцах заявил Льву, что не видит смысла в его последней работе.
