Premio Nobel de Física a los que descubrieron los secretos de la materia exótica
2016/10/04 Etxebeste Aduriz, Egoitz - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria
La Fundación Nobel ha anunciado que David J. Thoules, F. M. Duncan Haldane y J. Michael Kosterlitz será el ganador del Premio Nobel de Física 2016 por explicar teóricamente las transiciones de fase topológicas y las fases topológicas de la materia, aclarando así algunos fenómenos extraños de la materia plana.
Los tres premiados han explicado mediante topología algunos fenómenos que tienen lugar en fases o situaciones anómalas de la materia, como los superconductores y los superfluidos. Kosterlitz y Thouless investigan los fenómenos que se producen en zonas planas. Estas zonas planas pueden ser superficies o capas muy finas, consideradas bidimensionales. Y Haldan también ha investigado hilos muy finos que se consideran unidimensionales.
Los fenómenos físicos que se producen en estas zonas son muy diferentes de los que se producen en el mundo tridimensional tradicional. Los investigadores están constantemente descubriendo nuevos fenómenos.
Los premiados abrieron una ventana a este misterioso mundo bidimensional o unidimensional. Y lo lograron a través de la topología. La topología es una rama de las matemáticas que estudia las estructuras. La topología describe las propiedades de un objeto que se mantienen al apretar, doblar, estirar, etc. pero no al romperlo. Los premiados obtuvieron resultados sorprendentes con la topología moderna.
A principios de la década de 1970, Kosterlitz y Thouless revolucionaron una teoría que hasta entonces había sido aceptada: que en capas finas no podía producirse superconductividad y superfluidez. Se comprobó la posible superconductividad a bajas temperaturas y se explicó el mecanismo.
Y en los años 80 Thouless y Haldan volvieron a revolucionar otras teorías anteriores. Thouless demostró que la teoría cuántica existente para explicar la conductividad de los materiales era insuficiente para explicar lo que ocurría a bajas temperaturas y fuertes campos magnéticos. Para ello se necesitaba una nueva teoría en la que los conceptos topológicos eran necesarios. El efecto Hall cuántico es el fenómeno que entonces Thouless describió teóricamente.
En la misma época Haldane llegó a conclusiones similares. Demostró que los conceptos de topología pueden utilizarse para comprender las propiedades de las cadenas de átomos magnéticos. Así, descubrió el primer material topológico: cadenas de átomos magnéticos pares.
Las cadenas de átomos magnéticos pares y el fluido cuántico Hall son dos ejemplos de los estados topológicos de la materia. También se han encontrado otros que no se esperaban después, no sólo en cadenas y capas finas, sino también en materiales tridimensionales. En la actualidad se habla de aislantes topológicos, superconductores topológicos y metales topológicos en la física punta, ya que se cree que estos materiales serán útiles para el desarrollo de una nueva electrónica, superconductores u ordenadores cuánticos.
