Ogłoszono Nagrodę Nobla z fizyki 2016

W tym roku Nagrodę Nobla z fizyki przyznano za teoretyczne badania nad topologicznymi przejściami fazowymi i topologicznymi fazami materii, co umożliwiło rozwój badań nad różnymi egzotycznymi stanami materii.

Dzisiaj Szwedzka Królewska Akademia Nauk ogłosiła laureatów Nagrody Nobla w dziedzinie fizyki. Połowę nagrody otrzymał David J. Thouless, a drugą połowę otrzymali wspólnie F. Duncan M. Haldane oraz J. Michael Kosterlitz. Nagrodę przyznano "za teoretyczne odkrycia topologicznych przejść fazowych i topologicznych faz materii". Nagroda wynosi 8 mln koron szwedzkich (około 3,5 mln złotych).

Jak czytamy w komunikacie, tegoroczni laureaci otworzyli drzwi do nieznanego świata, w którym materia może przyjmować dziwne stany. Przy pomoc zaawansowanych metod matematycznych do zbadania nietypowych faz (stanów) materii, takich jak nadprzewodnictwo, nadciekłość, cienkie warstwy magnetyczne. Dzięki tym pracom obecnie trwają poszukiwania nowych, egzotycznych form materii.

Topologia to dziedzina matematyki, która zajmuje się własnościami które nie ulegają zmianie nawet przy sporych deformacjach obiektów (tzw. niezmienniki topologiczne). Ma kluczowe znaczeni dla innych dziedzin matematyki.

W latach 70. ubiegłego wieku Michael Kosterlitz i David Thouless wykazali, że aktualne teorie na temat nadprzewodnictwa i nadciekłości nie działają dla cienkich warstw. Pokazali, że nadprzewodnictwo może zachodzić także niskich temperaturach i wyjaśnili mechanizm przejścia fazowego, które powoduje, że nadprzewodnictwo znika w wysokich temperaturach.

W latach 80. Thouless wyjaśnił poprzednie eksperymenty z bardzo cienkimi elektrycznie przewodzącymi warstwami, w których przewodność była precyzyjnie zmierzona jako całkowite kroki. Pokazał, że te kroki są w swojej naturze topologiczne. Mniej więcej w tym samym czasie Duncan Haldane odkrył w jaki sposób koncepcje topologiczne można zastosować do zrozumienia własności łańcuchów małych magnesów znajdujących się w niektórych materiałach.

Obecnie znamy wiele topologicznych faz, nie tylko w cienkich warstwach, ale także w zwykłych trójwymiarowych materiałach. W ciągu ostatniej dekady dziedzina ta spowodowała gwałtowny rozwój badań nad fizyką materii skondensowanej, w nadziei znalezienia nowych topologicznych materiałów, których by można użyć w nowych generacjach elektroniki i nadprzewodników, a także w przyszłych komputerach kwantowych.

Więcej informacji:

Źródło: Królewska Szwedzka Akademia Nauk

Na rysunku:
Wizerunki laureatów Nagrody Nobla 2016 w dziedzinie fizyki. Źródło: Szwedzka Królewska Akademia Nauk