Nagroda Nobla z fizyki 2016

Tegorocznymi laureatami nagrody Nobla z dziedziny fizyki zostali trzej brytyjscy naukowcy: David J. Thouless, F. Duncan M. Haldane oraz J. Michael Kosterlitz za teoretyczne odkrycie topologicznych przejść fazowych oraz topologicznych stanów materii.

Informacja prasowa Komitetu Noblowskiego

Odkryli sekrety egzotycznej materii

Tegoroczni Laureaci otworzyli drzwi do nieznanego świata, w którym materia może przyjmować różne, dziwne stany. Nasi Laureaci wykorzystali zaawansowane metody obliczeniowe do zbadania niezwykłych faz/stanów materii takich jak nadprzewodniki, substancje nadciekłe czy cienkie warstwy magnetyczne. Ich pionierskie prace przyczyniły się do rozpoczęcia poszukiwań coraz to nowszych i bardziej egzotycznych stanów materii, które w przyszłości, miejmy nadzieję, będą mogły być zastosowane w elektronice, czy też w dziedzinie inżynierii materiałowej.

Wykorzystanie zagadnień z dziedziny topologii było decydujące dla odkryć poczynionych przez naszych Laureatów. Topologia jest gałęzią matematyki opisującą właściwości układu, zmieniających się w sposób stopniowy. Na początku 1970 roku, Michael Kosterlitz i David Thouless obalili ówczesną teorię głoszącą, że nadprzewodnictwo lub nadciekłość nie może występować w cienkich warstwach materiałów. Udało im się nie tylko dowieść, że nadprzewodnictwo może występować w cienkich warstwach w odpowiednio niskich temperaturach, ale również wyjaśnić mechanizm zachodzenia przejścia fazowego sprawiającego, że nadprzewodnictwo zanika w wyższych temperaturach.

Aby wyjaśnić występowanie wspomnianego zjawiska, Thouless posłużył się modelem składającym się z bardzo cienkich warstw przewodzących prąd elektryczny, którego przewodność elektryczna, jak się później okazało, była całkowicie skwantowana – przyjmowała ściśle określone wartości zmieniające się w sposób skokowy. Thouless wykazał, że ów skoki są topologiczne w swojej naturze. W tym samym czasie, Duncan Haldane spostrzegł, że w oparciu o topologię będzie można zrozumieć właściwości łańcuchów złożonych z małych magnesów, które to występują w niektórych materiałach.

Obecnie znamy wiele topologicznych przejść fazowych występujących nie tylko w cienkich warstwach, ale także w zwyczajnych materiałach trójwymiarowych. W ciągu ostatniej dekady ten obszar badań wzbudził tak duże zainteresowanie fizyków, że liczba prowadzonych badań w dziedzinie fizyki materii skondensowanej nieustannie wzrasta. Przyczynę tej sytuacji należy upatrywać w tym, że materiały topologiczne mogą być wykorzystane w nowej generacji urządzeń elektronicznych i nadprzewodników oraz w komputerach kwantowych. Obecnie prowadzone prace badawcze odkrywają coraz większą ilość tajemnic egzotycznej materii odkrytej przez tegorocznych Laureatów nagrody Nobla.

Informacja pochodzi ze strony nobelprize.org.