Лауреатами Нобелевской премии по физике 2016 года стали ученые, раскрывшие секреты экзотических состояний материи в квантовом мире - Гранит науки - 2016-10-05

Это топологи Дэвид Таулесс (David J. Thouless), Дункан Холдейн (F. Duncan M. Haldane) и Майкл Костерлитц (J. Michael Kosterlitz)

Все три лауреата – уроженцы Великобритании, в настоящее время – граждане США. Таулесс – почетный профессор Вашингтонского университета в Сиэтле (University of Washington, Seattle), Холдейн работает в Принстонском университете (Princeton University), Костерлиц – в Брауновском университете (Brown University). Нобелевская премия присуждена им «за теоретические открытия топологических фазовых переходов и топологических фаз материи». Это чисто теоретические исследования на стыке математики и физики, и как отметил на пресс-конференции представитель Нобелевского комитета Торс Ханс Ханссон (Thors Hans Hansson), «там прекрасная математика, а сами работы вдохновили людей на множество исследований, нашедших применение в материаловедении и электронике».

Профессор Ханссон проиллюстрировал суть топологии на хлебобулочных изделиях, принеся с собой в зал Шведской академии наук, где проходит объявление имен новых лауреатов, булочку с корицей, бублик и крендель-бретцель. «Между ними много общего, но для тополога они несопоставимы: булочка цельная, у бублика одна дырка, у бретцеля – две. И что бы вы ни делали, как бы ни сжимали их, меняя форму и размеры, количество дырок будет неизменным. Это называется топологической инвариантностью», пояснил Ханссон. Топология позволяет визуализировать свойства материи и описывать их математическими формулами. Следовательно, нарушения этих свойств также могут быть выявлены на основании закономерностей топологии, и это имеет прикладное значение. Лауреаты по физике этого года использовали математические методы для изучения таких состояний материи как сверхпроводимость, сверхтекучесть или магнитные тонкие пленки, применяющиеся в качестве запоминающих элементов в вычислительной технике. Благодаря этим пионерским работам стал возможен поиск новых экзотических состояний материи, применимых при создании новых материалов и электронных устройств. Иными словами, топология, являясь ответвлением математики, стала практическим инструментом, что и нашло признание Нобелевского комитета.

В начале 1970-х Майкл Костерлитц и Дэвид Таулесс опровергли принятые представления, показав, что сверхпроводимость и сверхтекучесть не могут иметь места в тонких слоях. Однако при низких температурах сверхпроводимость может существовать благодаря фазовому переходу, который делает ее невозможной при высоких температурах. В том же году Дункан Холдейн показал возможность использования топологических понятий для описания свойств цепей из малых магнитов, обнаруживаемых в некоторых материалах. Новости мировой науки вы найдете также на странице нашей программы в газете научного сообщества «Поиск».