Физик, физикохимик Академик АН СССР (1958, чл. – корр. с 1946), доктор физико-математических наук (1939), профессор. Один из создателей ядерной и водородной бомбы. Создатель школы релятивистской астрофизики.
Родился в г. Минске. Работал лаборантом в Институте механической обработки полезных ископаемых, а в мае 1931 г. был зачислен лаборантом в Институт химической физики (ИХФ) АН СССР. В 1932-1934 гг. учился на заочном отделении физико-математического факультета Ленинградского государственного университета. В 1934 г., не имея высшего образования, был зачислен в аспирантуру в ИХФ АН СССР. Его кандидатскую диссертацию (1936) составил цикл исследований по адсорбции и катализу.
С 1938 г. заведовал лабораторией ИХФ АН СССР, с 1946 г. – теоретическим отделом этого института, в 1964–1983 гг. – отделом в Институте прикладной математики АН СССР. С 1983 г. – заведующий отделом Института физических проблем АН СССР, консультант Института космических исследований АН СССР. Одновременно вел преподавательскую работу.
Научные исследования Я Б. Зельдовича посвящены химической физике, теории горения, физике ударных волн и детонации, физической химии, физике ядра и элементарных частиц, астрофизике и космологии. Один из основателей макроскопической кинетики. В теории горения обнаружил связь между скоростью пламени и кинетикой химических реакций в нем, решил задачу поджога смеси накаленной поверхностью, определения фронта распространения пламени. Создал физические основы внутренней баллистики ракетных пороховых двигателей.
В 1939–1940 гг. совместно с Ю. Б. Харитоном разработал теорию цепных ядерных реакций, дал расчет их цепного процесса в уране. Исследовал эффект ухода нейтронов под порог деления из-за рассеяния, развил теорию гомогенного реактора на тепловых нейтронах и теорию резонансного поглощения нейтронов ядрами урана-238. Рассмотрел кинетику реактора и указал на принципиальную роль запаздывающих нейтронов для регулирования его работы.
С 1941 г. с сотрудниками сконцентрировался на детальном анализе процессов, связанных с ракетным оружием – «катюшами». Откорректировав теорию горения пороха и рассчитав внутреннюю баллистику снарядов «Катюша», создал основу для создания современных ракет на твердом топливе. Параллельно совместно с Д. Франк-Каменецким разработал с учетом кинетики тонкую теорию скорости распространения пламени в газовых смесях.
Будучи одним из ближайших сотрудников И. В. Курчатова, под его руководством принимал активное участие в решении проблем, связанных с использованием ядерной энергии. Предсказал возможность удержания ультрахолодных нейтронов в сосуде с отражающими стенками, мюонный катализ и разработал его теорию. Указал на возможность существования ядер с большим избытком нейтронов (8 Не).
С начала 1960-х годов свои исследования проводил главным образом в области астрофизики и космологии. Разработал теорию строения сверхтяжелых тел с массой от сотен тысяч до миллиардов масс Солнца и теорию компактных звездных систем. Впервые нарисовал полную качественную картину последних этапов эволюции обычных звезд разной массы. Исследовал, при каких условиях звезда должна либо превратиться в нейтронную, либо испытать гравитационный коллапс и стать черной дырой. Детально изучил свойства черных дыр и процессы, протекающие в их окрестностях. Указал на возможность обнаружения этих объектов как источников рентгеновского излучения в тесных двойных системах. Показал, что не только массивная звезда, но и малая масса может коллапсировать при достаточно большой плотности. Пришел к выводу, что вращающаяся черная дыра способна спонтанно испускать электромагнитные волны. В 1964 г. одновременно с американским ученым Э. Солпитер (первыми – независимо друг от друга) выдвинул предположение (теперь ставшее общепринятым), что источниками энергии квазаров служат аккреционные диски вокруг массивных черных дыр.
Ряд предсказанных Я Б. Зельдовичем эффектов получили экспериментальное подтверждение. В конце XX – начале XXI в. были открыты гигантские пустые области во Вселенной, окруженные сгущениями галактик, и обнаружено понижение яркостной температуры реликтового радиоизлучения в направлениях на скопления галактик с горячим межгалактическим газом (эффект Зельдовича – Сюняева).
По новизне своих идей и значимости полученных результатов был, бесспорно, представителем ученых нобелевского масштаба и в физике, и в химии.
Лауреат Государственной премии СССР (1943,1949,1951,1953) и Ленинской премии (1957). Трижды Герой Социалистического Труда (1949, 1953, 1956). Награжден орденами Трудового Красного Знамени (1945, 1964), Ленина (1949,1962,1974), Октябрьской Революции (1962), Золотой медалью И. В. Курчатова – за открытия в ядерной физике (1974), многими медалями.
Среди работ ученого – «Высшая математика для начинающих и ее приложения к физике» (1963), выдержавшая множество переизданий с дополнениями и исправлениями.
Являлся иностранным членом Лондонского королевского общества, Германской академии естествоиспытателей «Леопольдина» (ГДР), Американской академии наук и искусств, Национальной академии наук США, Венгерской академии наук, почетным членом ряда физических обществ и университетов.
В честь Я Б. Зельдовича учреждены медаль им. Я Б. Зельдовича (Комитет по космическим исследованиям COSPAR, 1995); Золотая медаль им Я Б. Зельдовича (Американский институт по горению, вручается с 1990 г.); Золотая медаль им. Я Б. Зельдовича РАН.
Именем Я Б. Зельдовича названа одна из малых планет (2001). В г. Минске у здания Объединенного института прикладных исследований НАН Беларуси установлен бронзовый бюст ученого (1978). Его имя носит улица в г. Москве.