У травні 1934 року один із найвидатніших фізиків в історії, «хрещений батько» квантової механіки, нобелівський лауреат Нільс Бор провів три тижні в Харкові. Приїхав він на Всесоюзну конференцію з теоретичної фізики на запрошення свого учня Льва Ландау, завідувача відділом теоретичної фізики Українського фізико-технічного інституту. На той час Харків перетворився на одну зі світових наукових столиць, а харківська школа теоретичної фізики переживала розквіт.
Заснований у жовтні 1928 року УФТІ (нині Харківський фізико-технічний інститут. — Ред.) від самого початку став потужною науковою установою. Директор інституту Іван Обреїмов бачив його розвиток лише в тісних контактах із провідними світовими фізиками. Він запрошує Пєтра Капіцу та Пауля Еренфеста стати науковими консультантами інституту. Капіца, згодом нобелівський лауреат, на той час був молодою зіркою експериментальної фізики, працював із надсильними магнітними полями в Кавендіській лабораторії у Кембриджі під керівництвом знаменитого Ернеста Резерфорда. Емігрувавши в 1921 році із СРСР, він зберігав наукові контакти з радянськими фізиками, проте від пропозиції Обреїмова повернутися й працювати в Харкові відмовився. Уже в 1934-му влада вчинила з ним інакше: під час перебування в СРСР йому заборонили виїзд до Англії. Згодом Капіца називав себе «скрипкою, яку поцупили, і замість грати на ній забивають нею цвяхи в бетонну стіну», адже на кілька років його повністю відірвали від наукової діяльності, і він мав серйозні побоювання за своє життя.
Читайте також: Урок географії від Степана Рудницького
Пауль Еренфест допоміг створити в УФТІ кріогенну лабораторію. Завдяки своїм зв’язкам із провідними фізиками, такими як Альберт Айнштайн і Нільс Бор, він став важливою ланкою в залученні до інституту іноземних співробітників. Харків тричі відвідує нобелівський лауреат Поль Дірак і стає почесним членом наукової ради інституту. Впродовж року в УФТІ працює американський фізик Боріс Подольскій, співавтор парадоксу Айнштайна — Подольского — Розена, що ліг в основу квантової телепортації. У Харкові разом із Владіміром Фоком та Полем Діраком він розвиває формалізм квантової електродинаміки. Також за контрактом тут працює фізик Віктор Вайскопф, згодом учасник американського ядерного проекту та директор Європейської організації з ядерних досліджень (CERN, що на сьогодні керує Великим адронним колайдером). Харківські конференції відвідують майбутній нобеліат Ігор Тамм і видатний астрофізик Георгій Гамов.
Уже в 1932-му в Харкові проводять експеримент із розщеплення ядра літію протонами — лише на півроку пізніше, ніж у Кембриджі. Експеримент справив враження на керівництво країни, і завдяки підвищеному фінансуванню ядерні дослідження посідають важливе місце в інституті. Згодом УФТІ бере участь у радянському ядерному проекті.
У 1934 році директор кріогенної лабораторії Лев Шубніков та Юрій Рябінін відкрили явище виштовхування магнітного поля з об’єму надпровідників. Трохи раніше це саме явище спостерігали німецькі фізики Вальтер Мейснер і Роберт Оксенфельд. Коли піднести магніт до надпровідника, у ньому індукуються електричні струми, магнітне поле яких компенсує поле магніту, завдяки чому надпровідник може левітувати над магнітом. Це явище лежить в основі технології поїздів на магнітній подушці. Шубніков також, по суті, відкрив надпровідники другого роду — це вже робота нобелівського рівня.
Читайте також: Позбавлені грунту. Чому Україна відстає в інноваціях
Проривом кадрової політики Обреїмова стало запрошення Льва Ландау на посаду голови відділу теоретичної фізики. Останній у 1929–1931‑роках проходить стажування в Європі, працює в Нільса Бора, якого вважає своїм учителем. Сам науковець бідкався, що народився запізно, щоб застати початок квантової механіки й увійти до її пантеону поряд із Максом Планком, Нільсом Бором, Вернером Гайзенберґом, Ервіном Шредінґером. Проте лише у віці 19 років він вводить матрицю густини — один із важливих математичних інструментів цієї науки. З 1930-го розвиває квантову теорію діамагнетизму, а вже в Харкові разом зі своїм учнем Євгеном Ліфшицем будує доменну теорію феромагнетизму. Робота Ландау й Ліфшиця пояснює виникнення намагніченості в численних металах. Магнітні моменти атомів багатьох металів вистроюються паралельно, завдяки чому намагнічуються. Проте чому намагніченість, скажімо, великого шматка заліза може зникати? Річ у тім, що залізо складається з ділянок, доменів, у яких магнітні моменти атомів спрямовані в один бік, але сумарні магнітні моменти доменів уже спрямовані протилежно один щодо одного. Невеликий шматок заліза буде завжди магнітним, а великий — залежно від наявності зовнішнього магнітного поля.
У Харкові Ландау створює теорію фазових переходів другого роду. Фазові переходи першого роду дуже наглядні: танення льоду або ж випаровування води. Вони пов’язані з різкою зміною питомого об’єму, кількості запасеної енергії. Переходи другого роду тонші, вони відбуваються без поглинання чи виділення теплоти, проте в речовини змінюються теплоємкість, коефіцієнт теплового розширення тощо. Ландау пов’язав їх зі зміною симетрії системи, і після відкриття Пєтром Капіцею явища надплинності рідкого гелію зумів його пояснити на основі своєї теорії. У 1962 році за цю роботу Лев Ландау отримав Нобелівську премію з фізики.
Значні відкриття стали можливими завдяки розумній організації роботи теоретичного відділу. Ландау створює власну наукову школу, придумує теоретичний мінімум — цикл екзаменів із математики і всіх галузей тодішньої фізики. Разом із Євгеном Ліфшицем та Леонідом П’ятигорським вони починають писати 10-томний курс теоретичної фізики, який і нині є навчальним посібником із фізики у численних університетах.
Ландау вважав, що плідна наукова робота можлива, лише коли вчений має глибокі всеосяжні знання. Він віднаходив талановитих студентів і працював із ними. Першим теоретичний мінімум склав уродженець ще Катеринослава Олександр Компанієць, який став великим спеціалістом із фізики вибухів та ударних хвиль.
Читайте також: Максим Стріха: «Наука лишається однією з найздоровіших сфер в Україні»
Через незалежний характер, схильність казати правду, навіть коли це межує з грубістю, у Ландау було чимало недоброзичливців. Після конфлікту з ректором Харківського державного університету, у якому із 1935 року очолював кафедру експериментальної фізики, Ландау в 1937-му звільняють. Із солідарності за ним чимало колег влаштовує страйк і й де з ХДУ.
Сталінські репресії набирають обертів, і працювати далі стає небезпечним. Ще в 1936 році НКВД розпочинає роботу над «контрреволюційною групою фізиків із УФТІ, очолюваною професором Ландау». «Органи» допитують Льва Розенкевича, тоді керівника лабораторії радіоактивних вимірів в інституті. Нібито на допиті той зізнався, що в УФТІ ще з 1930 року діє контрреволюційна група Ландау, куди входять також Шубніков і керівник рентгенівської лабораторії Вадим Горський. НКВД діє швидко, і вже в листопаді 1937-го Шубніков, Горський, Розенкевич та фізик-ядерник Валентин Фомін були розстріляні.
Сам Ландау переїздить до Москви, в Інститут фізичних проблем, і починає працювати над проблемою надплинності рідкого гелію, відкритою Капіцею. Але робота, завдяки якій обоє отримали Нобелівську премію, була припинена через арешт Ландау. 28 квітня 1938 року він опинився в казематах НКВД разом із кількома колегами. Під час стажування в Європі молодий науковець зухвало носить червону сорочку, вступає з усіма в суперечки щодо комунізму. До Харкова 1932 року він приїздить фанатом комуністичних ідей. Але його погляди швидко змінюються під впливом радянської дійсності. Можливо, свою справу зробив Голодомор: Ландау не міг не бачити голодних людей на вулицях міста й не знати, що відбувається. До того ж разом із фізиком Мойсеєм Корецем він їздить по школах Харківщини задля перевірки наукової грамотності учнів і має можливість спілкуватися з людьми із невеликих селищ. Він стає ідейним супротивником радянської влади й у 1938 році разом із Корецем пише листівку із закликом до повалення сталінського режиму, у якій порівнює Сталіна з Гітлером та Муссоліні. «Сталінський фашизм тримається лише на нашій неорганізованості. Пролетаріат нашої країни, що скинув царя і капіталістів, зможе скинути фашистського диктатора і його кліку».
Читайте також: Як просувати гуманітарні знання
В ув’язненні Ландау проводить рік, за нього заступаються Бор, Айнштайн і Капіца. Під зобов’язання останнього «наглядати за Ландау» видатного теоретика таки випускають на волю. Його друзям пощастило не так: Мойсей Корець і Юрій Румер, колега Ландау по інституту, відбувають свої терміни повністю.
Не оминають репресії й іноземних громадян, що працювали в Харкові. Німець Фрідріх Гоутерманс ще в 1920-х роках проводив піонерські роботи з квантового тунелювання, розрахунку термоядерних реакцій, що відбуваються в надрах зірок. Член Комуністичної партії Німеччини, після приходу Гітлера до влади він емігрує до Великої Британії, а потім приймає запрошення працювати в УФТІ. У 1937-му його арештовують за «шпигунство на користь Німеччини». На допиті своїми зв’язківцями він назвав Мессера, Ґнейзенау та Шарнгорста, покійних на той час німецьких генералів, іменами яких було названо військові кораблі.
Самого Івана Обреїмова, що перетворив УФТІ на інститут світового рівня, запрошуючи провідних науковців та проводячи престижні конференції, за це ж у 1938-му й заарештували. Спілкувався з іноземцями, їздив за кордон — німецький шпигун. Лише через три роки його випустили з табору «за відсутністю складу злочину».
У «справі УФТІ» постраждали шістнадцять фізиків, із них п’ятеро були розстріляні. Решта отримала різні терміни у в’язницях чи таборах. Двох — Гоутерманса та Вайсберґа — віддали нацистському гестапо. Харківська наукова школа була вщент розгромлена. Очільники семи із восьми відділів інституту підпали під репресії. Жертв могло бути більше, якби не заступництво всесвітньо відомих фізиків, які постійно писали Сталіну.