Мало је истраживача западало у туђе светове од три најновија добитника Нобелове награде, који су управо освојили овогодишњу Нобелову награду за физику. Ови еминентни физичари били су почаствовани због свог рада на неким најегзотичнијим стањима материје, што има смисла за њене темељне мистерије и отвара врата за данашње доба истраживања и развоја за нове материјале попут тополошких метала, изолатора и суперпроводника.
Сличан садржај
- Шта је потребно да добијете Нобелову награду? Четири победника у сопственим речима
Краљевска шведска академија наука заједнички је наградила награду, а једна половина је отишла Давиду Ј. Тхоулессу са Универзитета у Васхингтону, а другом половином Ф. Дунцан М. Халданеу са Универзитета Принцетон и Ј. Мицхаел Костерлитз са Универзитета Бровн за теоријска открића прелаза тополошке фазе и тополошке фазе материје. "Ако вам то звучи апстрактно, нисте сами: Постигнућа победника била су толико езотерична да је један члан одбора покушао да их демонстрира користећи мноштво хлеба за доручак.
Тхоулесс, Халдане и Костерлитз дјелују у надреалном дијелу физичког свијета који би се могао описати као "равнице." Овај свијет се налази на површинама материје или унутар слојева тако танких да су у основи дводимензионални; у ствари, неки Халданов рад фокусиран је на нити тако танке да су у основи једнодимензионалне. Овде материја има неке од својих најчуднијих облика.
Током 1970-их и 1980-их, научници су открили тајне чудних облика које се налазе у овом царству, укључујући суправодиче, суперфлуиде и танки магнетни филм. Јутрос, физичар Универзитета у Стоцкхолму Тхорс Ханс Ханссон, члан Нобелове комисије за физику, објаснио је елегантан математички концепт који су користили за наградна открића користећи лепињу цимета, багел и переце.
Топологија је систем математике који се фокусира на својства која се мењају само тачно одређеним корацима. У примјеру Хансонове хране за доручак, оно што је важно је да корњача нема рупу, дафен има једну рупу и переца има двије рупе. „Број рупа је оно што би тополог назвао тополошком инваријантом“, објаснио је Ханссон на конференцији за новинаре. „Не можете имати пола рупе или две и две трећине рупе. Тополошки инваријант може имати само цео број. "
Испада да се многи аспекти егзотичне материје такође придржавају овог концепта са једном рупом и две рупе.
Године 1982. Тхоулесс је искористио ову идеју да објасни мистериозни квантни Халл ефекат електричне проводљивости. У танком слоју на врло ниским температурама и високом магнетном пољу откривено је да електрична проводљивост ствара јединице које се могу екстремно прецизно мерити: прво ништа, затим једна јединица, а затим две јединице. Тхоулесс је доказао да се кораци овог ефекта могу објаснити тополошком инваријантом. То је радило вишеструко од целог броја, слично непроменљивом броју рупа у примеру хране са доручком.
Дунцан Халдане је 1988. гурнуо ову линију истраживања на нову границу, откривши да танки полуводички слојеви могу сместити квантни Халл ефекат чак и без магнетног поља.
Истраживање лауреата такође је открило нове фазе материје које се могу видети на температурама близу апсолутне нуле (-273 ° Ц). Године 1983. Халдане је открио скуп магнетних атома у ланцу - прву врсту нове тополошке материје икада откривене. Тај подвиг је покренуо трку која је у току за откривањем нових тополошких фаза материје скривене унутар слојева, ланаца и обичних тродимензионалних материјала.
Ова открића данас би се могла сматрати апстрактним или егзотичним, али могла би једног дана отворити пут открићу неопходних, уобичајених материјала, каже Ханссон. "Оно што је за нас сада егзотично можда није толико егзотично за 20 или 30 година", рекао је новинарима Јоанна Росе тренутке након најаве. "Електрична енергија је била врло егзотична када се први пут појавила и више није тако егзотична."
Топологија је преновила наше традиционално разумевање стања материје. Генерално, фазна промена се дешава када се температура промени, тј. Када вода смрзне. Али при екстремно хладним температурама, позната стања материје - гасови, течности и чврсте материје - дају начин бизарним новим фазама и понашању. Електричне струје могу тећи без отпора, што омогућава суперпроводник. Нове материјалне фазе попут супертечности (за које је руски Пиотр Капитса добио Нобелову награду за физику 1978.) могу се вртјети у вртлозима који никада не успоравају.
Током 1970-их Тхоулесс и Костерлитз открили су потпуно нов начин на који се материја може пребацити из једне државе у другу на овом чудном подручју - тополошки прелаз вођен малим вртлозима, попут сићушних торнада унутар равног материјала. На ниским температурама вртлози формирају парове, који се одједном одвајају један од другог да би се сами одвојили када температура порасте до прелазне тачке.
Тај прелаз, назван "КТ транзиција", постао је револуционарно средство које је омогућило научницима да проучавају кондензовану материју, атомску физику и статистичку механику.
Кад је телефоном позвао Академију, Халдане се прогласио изненађеним и уљуђеним у част. "То је дело било давно, али тек се сада догађа много страшних нових открића која су заснована на овом оригиналном делу ...", рекао је. Ханссон је поновио те мисли приметивши да научници широм света сада користе ове алате да би радили на практичним применама у електроници, новим материјалима, па чак и компонентама у новом квантном рачунару.
Али прво и најважније, нагласио је Ханссон, намера је била да се почасти изузетна наука. „Комбиновали су лепу математику и дубоки увид у физику постигавши неочекиване резултате. За то је и награда, ”додао је. „Стварно је прелепо и дубоко.“
