Fisikako Nobel Saria materia exotikoaren sekretuak argitu zituztenei

Nobel Fundazioak iragarri duenez, David J. Thoulees-ek, F. Duncan M. Haldane-k eta J. Michael Kosterlitz-ek jasoko dute 2016ko Fisikako Nobel saria, fase-trantsizio topologikoak eta materiaren fase topologikoak teorikoki azaltzeagatik, eta hala, materia lauaren fenomeno arraro batzuk argitzeagatik.

Hiru saridunek topologiaren bidez azaldu dituzte materiaren ezohiko fase edo egoera batzuetan gertatzen diren fenomeno batzuk; esaterako supereroaleetan eta superfluidoetan. Kosterlitzek eta Thoulessek eremu lauetan gertatzen diren fenomenoak ikertu dituzte. Eremu lau horiek gainazalak edo oso geruza finak izan daitezke, zeinak bi dimentsiokotzat hartzen diren. Eta Haldanek dimentsio bakarrekotzat hartzen diren hari oso finak ere ikertu ditu.

Halako eremuetan gertatzen diren fenomeno fisikoak oso desberdinak dira ohiko hiru dimentsioko munduan gertatzen direnetatik. Ikertzaileak etengabe ari dira fenomeno berriak aurkitzen.

Bi dimentsioko edo bakarreko mundu misteriotsu horri leiho bat ireki zioten saridunek. Eta topologiaren bidez lortu zuten hori. Matematikaren adar bat da topologia, egiturak aztertzen dituena. Topologiak deskribatzen ditu objektu baten propietateak, zeinak objektua estutzean, okertzean, luzatzean eta abar mantentzen diren, baina objektua puskatzean ez. Bada topologia modernoa erabiliz emaitza harrigarriak lortu zituzten saridunek.

1970eko hamarkadaren hasieran, ordura arte onartuta zegoen teoria bat irauli zuten Kosterlitzek eta Thoulessek: geruza finetan ezin zela gertatu supereroankortasuna eta superfluidotasuna. Tenperatura txikietan supereroankortasuna gerta zitekeela frogatu zuten, eta mekanismoa azaldu zuten.

Eta 1980ko hamarkadan Thoulessek eta Haldanek, berriz ere, aurretik zeuden beste teoria batzuk irauli zituzten. Thoulessek erakutsi zuen materialen eroankortasuna azaltzeko zegoen teoria kuantikoa ez zela nahikoa tenperatura baxuetan eta eremu magnetiko indartsuetan gertatzen zena azaltzeko. Horretarako teoria berri bat behar zen, eta topologiako kontzeptuak beharrezkoak ziren teoria horretan. Hall efektu kuantikoa da Thoulessek orduan teorikoki deskribatu zuen fenomenoa.

Antzeko ondorioetara iritsi zen Haldane garai bertsuan. Erakutsi zuen topologiako kontzeptuak erabil daitezkeela atomo magnetikoen kateen propietateak ulertzeko. Horrela, lehenengo material topologikoa aurkitu zuen: atomo magnetiko bikoitien kateak.

Atomo magnetiko bikoitien kateak eta Hall fluido kuantikoak materiaren egoera topologikoen bi adibide dira. Geroztik espero ez ziren beste batzuk ere aurkitu dira, eta ez bakarrik kate eta geruza finetan, baita hiru dimentsioko materialetan ere. Egun, isolatzaile topologikoez, supereroale topologikoez eta metal topologikoez hitz egiten da puntako fisikan, uste baita halako materialak erabilgarriak izango direla, elektronika berri bat, supereroaleak edo ordenagailu kuantikoak garatzeko.