Premi Nobel de Física als quals van descobrir els secrets de la matèria exòtica
2016/10/04 Etxebeste Aduriz, Egoitz - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria
La Fundació Nobel ha anunciat que David J. Thoules, F. M. Duncan Haldane i J. Michael Kosterlitz serà el guanyador del Premi Nobel de Física 2016 per explicar teòricament les transicions de fase topològiques i les fases topològiques de la matèria, aclarint així alguns fenòmens estranys de la matèria plana.
Els tres premiats han explicat mitjançant topologia alguns fenòmens que tenen lloc en fases o situacions anòmales de la matèria, com els superconductors i els superfluids. Kosterlitz i Thouless investiguen els fenòmens que es produeixen en zones planes. Aquestes zones planes poden ser superfícies o capes molt fines, considerades bidimensionals. I Haldan també ha investigat fils molt fins que es consideren unidimensionals.
Els fenòmens físics que es produeixen en aquestes zones són molt diferents dels que es produeixen en el món tridimensional tradicional. Els investigadors estan constantment descobrint nous fenòmens.
Els premiats van obrir una finestra a aquest misteriós món bidimensional o unidimensional. I ho van aconseguir a través de la topologia. La topologia és una branca de les matemàtiques que estudia les estructures. La topologia descriu les propietats d'un objecte que es mantenen en estrènyer, doblegar, estirar, etc. però no en trencar-lo. Els premiats van obtenir resultats sorprenents amb la topologia moderna.
A principis de la dècada de 1970, Kosterlitz i Thouless van revolucionar una teoria que fins llavors havia estat acceptada: que en capes fines no podia produir-se superconductivitat i superfluïdesa. Es va comprovar la possible superconductivitat a baixes temperatures i es va explicar el mecanisme.
I en els anys 80 Thouless i Haldan van tornar a revolucionar altres teories anteriors. Thouless va demostrar que la teoria quàntica existent per a explicar la conductivitat dels materials era insuficient per a explicar el que ocorria a baixes temperatures i forts camps magnètics. Per a això es necessitava una nova teoria en la qual els conceptes topològics eren necessaris. L'efecte Hall quàntic és el fenomen que llavors Thouless va descriure teòricament.
En la mateixa època Haldane va arribar a conclusions similars. Va demostrar que els conceptes de topologia poden utilitzar-se per a comprendre les propietats de les cadenes d'àtoms magnètics. Així, va descobrir el primer material topològic: cadenes d'àtoms magnètics parells.
Les cadenes d'àtoms magnètics parells i el fluid quàntic Hall són dos exemples dels estats topològics de la matèria. També s'han trobat uns altres que no s'esperaven després, no sols en cadenes i capes fines, sinó també en materials tridimensionals. En l'actualitat es parla d'aïllants topològics, superconductors topològics i metalls topològics en la física punta, ja que es creu que aquests materials seran útils per al desenvolupament d'una nova electrònica, superconductors o ordinadors quàntics.
