Окончил МГУ (1918), преподавал в Крымском университете (1919-20), Одесском политехническом институте (1921-22), МГУ (1924-41, с 1930 — заведующий кафедрой теоретической физики), с 1934 — заведующий теоротделом ФИАНа, который ныне носит его имя. С юности проникся социалистическими идеями и был убежденным марксистом. До своего участия в создании водородной бомбы подвергался клевете и нападкам со стороны марксистско-ленинских философов и примыкавших к ним физиков МГУ, которые приписывали ему идеалистические взгляды в физике (см. выше в Главе 1, в справке об Иваненко). Мужественно и последовательно защищал науку и позиции прогрессивных ученых в СССР. Его самые выдающиеся работы в физике — теория рассеяния света в кристаллах, в которой впервые было обосновано понятие фонона; вычисление времени жизни позитрона в среде; предсказание приповерхностных уровней электрона в кристалле (уровни Тамма); теория фотоэффекта в металлах; теория ядерных бета-сил между нуклонами; предсказание возможности переноса взаимодействия благодаря обмену частицами конечной массы; вместе с А.Д. Сахаровым выдвинул идею удержания горячей плазмы магнитным полем (в тороидальной камере с магнитной катушкой токомак), которая определила на многие десятилетия работы во всем мире по управляемому термоядерном у синтезу. В 1947 г. И.В. Курчатов привлек Тамма вместе с его группой теоретиков (Гинзбург, Беленький, Фрадкин, Сахаров) к работе над водородной бомбой. (Материалы о нём см. в книге «Воспоминания об И.Е. Тамме» (1981). Замечательная биография Тамма написана Е.Л. Фейнбергом (1998, С. 9-78], биографический очерк — В.Л. Гинзбургом [1995, С. 350–359; 2003, С. 266–278].
В чем именно состоял вклад группы Ландау в расчет КПД атомной бомбы пока известно очень немного, главным образом из многократно цитируемого интервью И.М. Халатникова [1993]. Больше подробностей известно о работе этой группы по водородной бомбе.
Приведем записку, которую 2 декабря 1952 г. Л.П. Берия направил И.В. Курчатову, и в которой упоминается персонально Ланда) (цитируем по фотокопии записки в книге [Горелик, 2000. С. 214]).
«Решение задачи создания РДС-бс имеет первостепенное значение. Судя по некоторым дошедшим до нас данным, в США проводились опыты, связанные с этим типом изделий. При выезде с А.П. Завенягиным в КБ-11 передайте Ю.Б. Харитону, К.И. Щелкину, Н.Л. Духову, И.Е. Тамму, АД. Сахарову, Я.Б. Зельдовичу, Е.М. Забабахину и Н.Н. Боголюбову, что нам надо приложить все усилия к тому, чтоб обеспечить успешное завершение научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, связанных с РДС-бс. Передайте это также Л.Д. Ландау и А.П. Тихонову».
Под РДС-6с в письме Берия имеется в виду так называемый реактивный двигатель специальный, модель 6 — «слойка» — условное обозначение проектируемой водородной бомбы с размещением взрывчатых веществ в виде слойки. Такое размещение было необычным решением, которое предложил А.Д. Сахаров. В первых американских бомбах с использованием термоядерной взрывчатки (дейтерия и трития) последняя размещалась внутри атомной бомбы — по аналогии с тем, как в атомной бомбе плутоний размещался внутри обычного взрывчатого вещества, обжимающего при взрыве плутониевый заряд для создания его сверхкритической массы. Испытания показали, что получается «усиленная атомная бомба», к энергии атомного взрыва которой добавляется небольшая доля энергии термоядерной реакции.
Сахаров предложил сделать «слойку» с обратным размещением слоев: внутри атомная бомба, обложенная слоем обычной взрывчатки для обжатия при взрыве последней, далее — внешний сферический слой термоядерной взрывчатки (на основе дейтерида лития, предложенного В.Л. Гинзбургом, см. в Гл. 6, подраздел «В.Л. Гинзбург»), еще выше — наружный слой урана-238. Последний слой как раз и составляет суть гениального инженерно-физического решения, найденного Сахаровым. Во-первых, в слое с большей поверхностью, содержащем дейтерид лития, можно разместить гораздо больше термоядерной взрывчатки, чем в маленькой области внутри атомного заряда (как у американцев). Но еще важнее второе. Уран-238, основной природный изотоп урана, не поджигается медленными нейтронами, которые возникают в цепной реакции в обычной атомной бомбе — поэтому-то и приходится выделять крайне дорогой уран-235, ядра которого способны захватывать медленные нейтроны и испускать дополнительные, вторичные нейтроны, приводя к цепной реакции со взрывом. Но в тысячи раз более дешевый уран-238 все же можно поджечь — и он взорвется, если получит откуда-нибудь мощный поток энергичных быстрых нейтронов. Тогда атомный взрыв будет таким же, как от урана-235. В конструкции Сахарова быстрые нейтроны получаются при термоядерном взрыве, и они запускают цепную реакцию еще одного атомного взрыва внешней оболочки из урана-238 Есть еще и третья важнейшая особенность слойки. Гигантское давление фотонов от атомного взрыва внешней урановой оболочки успевает на миг сжать внутренний слой дейтерида лития, в котором микросекундой раньше уже началась термоядерная реакция, запущенная атомным взрывом внутренней взрывчатки (плутония). Тритий, появившийся при этом, сжимается излучением из внешней, урановой оболочки Это способствует более полному протеканию термоядерной реакции, вследствие сближения соединяющихся ядер дейтерия и трития. Итак, последовательность срабатывания взрывчатых веществ такова: (1) взрыв обычной взрывчатки, обжимающий плутоний внутри бомбы; (2) атомный взрыв плутония, дающий поток нейтронов и огромную температуру для поджига дейтерида лития; (3) термоядерный взрыв, дающий поток быстрых нейтронов; (4) инициация последними второго атомного взрыва во внешнем слое урана-238; (5) резкое усиление термоядерной реакции в дейтериде лития благодаря обжатию излучением внешнего атомного взрыва.