Нобелевскую премию по физике присудили за работу в области топологии

Англичане Дэвид Таулесс, Дункан Холдейн и Майкл Костерлиц были удостоены Нобелевской премии по физике в этом году, во вторник, за работу, которая «раскрыла секреты экзотической материи», как заявил призовой комитет. Эта троица «открыла дверь» в неизвестный мир, в котором вещество принимает необычные состояния или фазы, сообщила Королевская академия наук Швеции. Престижная премия в этом году была присуждена за «теоретические открытия топологических фазовых переходов и топологических фаз материи».

82-летний Таулесс является заслуженным профессором в Университете штата Вашингтон. 65-летний Холдейн — профессор физики в Принстонском университете в Нью-Джерси. 73-летний Костерлиц — профессор физики в Университете Брауна в Провиденсе, Род-Айленд.

Свое исследование они провели в 70-х и 80-х годах. Нобелевские судьи часто присуждают открытия, сделанные несколько десятилетий назад, чтобы убедиться, что они выдержали испытание временем. Присуждения Нобелевских премий в этом году начались в понедельник вместе с премией в области медицины, которая отправилась японскому биологу Йошинори Осуми за открытия аутофагии, процесса, посредством которого клетка разбивается и перерабатывает содержимое.

Химию объявят в среду, а премию мира — в пятницу. Экономика и литература будут объявлены на следующей неделе. Каждый приз составляет 8 миллионов шведских крон (930 000 долларов). Победители также получат медаль и диплом на церемонии награждения 10 декабря, в годовщину смерти основателя премии Альфреда Нобеля, который почил в 1896 году.

Лауреаты «нобелевки» по физике в этом году открыли дверь в неизвестный мир, в котором вещество может принимать странные состояния. Они использовали передовые математические методы для изучения необычных фаз, или состояний, материи, таких как сверхпроводимость, сверхкритическая жидкость (флюид) или тонкие магнитные пленки. Благодаря их пионерской работе, в настоящее время развернулась охота на новые и экзотические состояния вещества. Многие люди надеются найти им применение в материаловедении и электронике.

Использование топологических концепций в физике было решающим для открытия ученых. Топология — это ветвь математики, которая описывает свойства пространств, которые остаются непрерывными при непрерывных деформациях. В общем, явления непрерывности. Использование топологии как инструмента позволило Майклу Костерлицу и Дэвиду Таулессу перевернуть тогда устоявшуюся теорию, что сверхпроводимость или сверхтекучесть не могут протекать в тонких слоях. Они продемонстрировали, что сверхпроводимость может происходить при низких температурах, а также объяснили механизм, фазовый переход, который приводит к исчезновению сверхпроводимости при более высоких температурах.

В 1980-х Таулесс смог объяснить предыдущий эксперимент с очень тонкими электропроводящими слоями, в которых проводимость была точно измерена в виде целых шагов. Он показал, что эти значения были топологическими по своей природе. Примерно в то же время Дункан Холдейн обнаружил, как можно использовать топологические понятия для понимания свойств цепей малых магнитов, найденных в некоторых материалах.

Сегодня мы знаем о многих топологических фазах, не только в тонких слоях и нитях, но и в обычных трехмерных материалах. За последние десять лет эта область вывела на переднюю сцену исследования в сфере физики конденсированных сред, не в последнюю очередь из-за надежды на то, что топологические материалы могут быть использованы в новых поколениях электроники и сверхпроводников либо в будущих квантовых компьютерах. Пока что они отмечены Нобелевской премией, и это огромное достижение.