Родился 22 января 1908 г. (по старому стилю 9 января 1908 г.) в Баку (Российская империя, ныне Азербайджанская Республика). Отец, Давид Львович Ландау (1866-1943), был инженером-нефтяником. Мать, Любовь Вениаминовна Ландау (1876-1941; в девичестве - Гаркави), имела высшее медицинское образование, работала врачом и преподавателем.
Образование, ученые звания
Будущий Нобелевский лауреат уже в юном возрасте начал проявлять интерес к точным наукам. В 1916-1920 гг. он учился в бакинской Еврейской гимназии, где мать преподавала естествознание. В 1922 г. окончил Бакинский экономический техникум и поступил в Азербайджанский (ныне Бакинский) государственный университет, где проходил обучение сразу на двух факультетах: физико-математическом и химическом.
В 1924 г. Лев Ландау перевелся на физико-математический факультет Ленинградского (ныне Санкт-Петербургского) государственного университета, который окончил в 1927 г.
В 1934 г. ему была присуждена ученая степень доктора физико-математических наук (без защиты диссертации), в 1935 г. он получил ученое звание профессора. В 1941 г. Лев Ландау выдвигался академиками Владимиром Фоком и Петром Капицей в члены-корреспонденты Академии наук СССР (ныне Российская академия наук, РАН), но выборы не состоялись из-за Великой Отечественной войны. В ноябре 1946 г. Ландау был избран сразу академиком по Отделению физико-математических наук АН СССР.
Деятельность в 1920-1930-х годах
В 1926 г., еще учась в университете, Лев Ландау был принят в аспирантуру Ленинградского физико-технического института (ЛФТИ; ныне Физико-технический институт им. А. Ф. Иоффе РАН, Санкт-Петербург), которую окончил в 1929 г.
В октябре 1929 г. для продолжения образования он был направлен Наркомпросом СССР в заграничную командировку в Европу. Ландау посетил научные центры в Великобритании, Германии, Дании, Нидерландах, Швейцарии, встретился с учеными-физиками: датчанином Нильсом Бором, немцами Альбертом Эйнштейном, Вернером Гейзенбергом, Вольфгангом Паули, американцами Феликсом Блохом, Юджином Вигнером, англичанином Полем Дираком и др. В Кавендишской лаборатории Кембриджского университета (Великобритания) познакомился с работавшим там физиком Петром Капицей. В заграничной поездке Лев Ландау находился до весны 1931 г., после завершения командировки дальнейшее его пребывание в Европе было продолжено на стипендию от Рокфеллеровского фонда, которую он получил по рекомендации Нильса Бора.
По возвращении в Ленинград Ландау снова был принят в ЛФТИ, где до 1932 г. работал научным сотрудником.
В августе 1932 г. он переехал в Харьков (в то время столица Украинской ССР), где возглавил теоретический отдел в Украинском физико-техническом институте (ныне Национальный научный центр "Харьковский физико-технический институт"). Лев Ландау получил приглашение на работу от директора института Ивана Обреимова.
Одновременно, с 1932 г. заведовал кафедрой теоретической физики в Харьковском механико-машиностроительном институте (ныне Национальный технический университет "Харьковский политехнический институт"). С 1935 г. читал курс физики и заведовал кафедрой общей физики в Харьковском государственном университете (ныне Харьковский национальный университет им. В. Н. Каразина).
Работая в Харькове, Лев Ландау разработал специальную программу для обучения молодых физиков ("теоретический минимум"), которая впоследствии позволила создать самостоятельную научную школу теоретической физики. Среди его учеников были ставшие известными впоследствии физики Евгений Лифшиц, Исаак Померанчук, Исаак Халатников, Алексей Абрикосов и др.
Весной 1937 г. Ландау переехал в Москву и возглавил отдел теоретической физики в Институте физических проблем АН СССР (ныне ИПФ им. П. Л. Капицы РАН) по приглашению его директора-основателя Петра Капицы. Проводимый Львом Ландау в ИПФ АН СССР теоретический семинар собирал видных физиков из всех институтов Москвы, также его посещали ученые из Ленинграда, Харькова, Киева, Тбилиси и других городов.
Арест
27 апреля 1938 г. Лев Ландау был арестован по ложному обвинению в шпионаже в пользу Германии (реабилитирован в 1990 г. посмертно). Ученый провел год в Бутырской тюрьме (ныне Следственный изолятор №2, Москва). Был освобожден 29 апреля 1939 г. под "личное поручительство" Петра Капицы, обращавшегося с просьбами к советскому лидеру Иосифу Сталину, председателю Совета народных комиссаров СССР Вячеславу Молотову и наркому внутренних дел Лаврентию Берии. Также с личным ходатайством к Сталину обращался Нильс Бор.
После освобождения Ландау был восстановлен в ИПФ АН СССР, сотрудником которого оставался до конца своей жизни. При этом он находился под наблюдением органов госбезопасности СССР, ему также был запрещен выезд за границу.
Деятельность в 1940-1960-х годах
Во время Великой Отечественной войны 1941-1945 гг. Ландау занимался исследованием горения и взрывов, в особенности ударных волн на больших расстояниях от источника.
В 1946 г. он был привлечен к урановому (атомному) проекту СССР. Участвовал в создании первых образцов ядерного и термоядерного оружия: в расчетах заряда РДС-1 (первая советская атомная бомба, была испытана в 1949 г.), в построении теории термоядерного заряда РДС-6с (первая в мире водородная бомба, 1953).
С января до июня 1946 г. Лев Ландау возглавлял теоретический сектор в Лаборатории №3 АН СССР (ныне Институт теоретической и экспериментальной физики им. А. И. Алиханова Национального исследовательского центра "Курчатовский институт"), организованной в Москве под руководством академика Абрама Алиханова для разработки тяжеловодных реакторов и развития исследований в области ядерной физики. Затем начальником теоретического сектора был назначен его ученик Исаак Померанчук. При этом Ландау до 1958 г. работал в лаборатории по совместительству, регулярно участвовал в проводимых в ней семинарах.
Также в военные и послевоенные годы Ландау преподавал на физико-техническом факультете Московского государственного университета (МГУ) им. М. В. Ломоносова, который в 1951 г. был преобразован в самостоятельный вуз - Московский физико-технический институт (МФТИ). Являлся профессором двух кафедр физического факультета МГУ: физики низких температур (1943-1947) и квантовой теории и электродинамики (1955-1968).
Автомобильная авария, кончина
7 января 1962 г. в Московской области Лев Ландау попал в автомобильную аварию, получил многочисленные переломы и травму головы. Он пришел в сознание спустя два месяца, но так и не смог вернуться к работе.
Академик Ландау скончался 1 апреля 1968 г. в Москве, похоронен на Новодевичьем кладбище. На его могиле установлен памятник работы скульптора Эрнста Неизвестного.
Вклад в науку
Лев Ландау был специалистом в различных областях физики (квантовая механика, физика твердого тела, магнетизм, физика низких температур, сверхпроводимость и сверхтекучесть, физика атомного ядра и физика элементарных частиц, физика космических лучей и др.).
В 1927 г. в своей работе "Проблема торможения излучением" Ландау ввел в квантовую механику новое понятие - матрицу плотности (впоследствии стала основным в квантовой статистике). В 1933 г. он предсказал существование антиферромагнитного состояния магнетиков (также новое понятие в физике). В 1935 г. совместно с Евгением Лифшицем разработал теорию доменной структуры ферромагнетиков и вывел уравнение движения магнитного момента (уравнение Ландау-Лифшица). В 1936-1937 гг. Ландау создал теорию фазовых переходов второго рода и теорию промежуточного состояния сверхпроводников, в 1940-1941 гг. - теорию сверхтекучести жидкого гелия, в 1941 г. - теорию квантовой жидкости, в 1946 г. - теорию колебаний электронной плазмы ("затухание Ландау"), в 1956-1957 гг. - теорию ферми-жидкости. Совместно с Исааком Померанчуком разработал теорию атомных реакторов (1947-1949), с Виталием Гинзбургом построил полуфеноменологическую теорию сверхпроводимости (1950).
Научные труды
Являлся автором около 100 научных трудов. Свою первую работу "К теории спектров двухатомных молекул" Лев Ландау опубликовал в 1926 г. В последующие основные работы ученого входят: "Проблема затухания в волновой механике" (1927), "Диамагнетизм металлов" (1930), "Распространение принципа неопределенности на релятивистскую квантовую теорию" (1931), "К теории торможения быстрых электронов излучением" (1934), "О релятивистских поправках к уравнению Шрёдингера в задаче многих тел" (1935), "О свойствах металлов при очень низких температурах" (1937), "Теория сверхтекучести гелия-II" (1941), "Рассеяние протонов протонами" (1944), "О колебаниях электронной плазмы" (1946), "К теории сверхпроводимости" (1950), "О квантовой теории поля" (1955), "Теория ферми-жидкости" (1956), "Колебания ферми-жидкости" (1957) и др.
Лев Ландау - соавтор "Курса теоретической физики" (1935, совместно с Евгением Лифшицем), фундаментального труда "Основы электродинамики" (1954, с Алексеем Абрикосовым и Исааком Халатниковым), "Лекций по теории атомного ядра" (1955, с Яковым Смородинским).
Спустя год после смерти Ландау, в 1969 г. вышел двухтомник научных трудов ученого, подготовленный Евгением Лифшицем.
Награды
Герой Социалистического Труда (1954). Лауреат трех Сталинских (1946, 1949, 1953) и Ленинской (1962) премий. Был награжден орденами "Знак Почета" (1943), Трудового Красного Знамени (1945), тремя орденами Ленина (1949, 1954, 1962).
Лауреат Нобелевской премии по физике 1962 г. "за пионерские исследования в теории конденсированного состояния, в особенности жидкого гелия". Премия была вручена ученому в московской больнице послом Швеции в Советском Союзе Рольфом Сульманом.
Среди иностранных наград ученого - премия им. Ф. Лондона (1960, США), медаль им. Макса Планка (1960, ФРГ) и др.
Ландау являлся членом Датской академии наук (1951), Нидерландской королевской академии наук (1956, иностранный член), Лондонского королевского общества (1960, иностранный член), Национальной академии наук США (1960), Американской академии наук и искусств (1960), Германской академии естествоиспытателей "Леопольдина" (1964) и др.
Увековечение памяти
Имя Льва Ландау носит Институт теоретической физики РАН (г. Черноголовка, Московская обл.), основанный в 1964 г., еще при жизни ученого, а также кафедра "Проблемы теоретической физики" МФТИ, действующая при этом институте.
В его честь названы астероид (2142 Landau), кратер на Луне, минерал (ландауит), улица в Баку, проспект в Харькове, бульвар в Москве, а также улицы и площади других городов. На доме в Баку, где жил ученый, установлена мемориальная доска.
С 1971 г. АН СССР присуждала премию им. Л. Д. Ландау. В настоящее время в число наград РАН входит золотая медаль им. Л. Д. Ландау, которая вручается за выдающиеся научные работы в области теоретической физики, включая физику ядра и элементарных частиц.
Об ученом изданы книги: "Академик Л. Д. Ландау: краткая биография и обзор научных работ" (1965, Алексей Абрикосов), "Страницы жизни Ландау" (1971, Майя Бессараб), "Л. Д. Ландау" (1978, Анна Ливанова), "Академик Ландау. Как мы жили" (1988, Кора Ландау‐Дробанцева), "Воспоминания о Л. Д. Ландау" (1988, под редакцией Исаака Халатникова), "Круг Ландау. Жизнь гения" (2008, Борис Горобец) и др.
В 2018 г. вышел художественный фильм режиссера Ильи Хржановского (в 2024 г. признан в РФ иноагентом) "Дау", снятый по мотивам мемуаров жены ученого Коры, опубликованных в книге "Академик Ландау. Как мы жили".