Νόμπελ Φυσικής 2016 για την ανακάλυψη παράξενων μορφών ύλης

Τρεις βρετανοί ερευνητές που εργάζονται στις ΗΠΑ θα μοιραστούν το φετινό Νόμπελ Φυσικής για τη μελέτη ασυνήθιστων καταστάσεων, ή φάσεων, της ύλης όπως οι υπεραγωγοί και τα υπερρευστά, ανακοίνωσε η επιτροπή των βραβείων στο Ινστιτούτο Καρολίνσκα της Στοκχόλμης.

Το μισό βραβείο θα απονεμηθεί στον Ντέιβιντ Θούλες, 82 ετών. και το υπόλοιπο μισό θα μοιραστεί εξ ημισείας στους Φ.Ντάνκαν Χάλντεϊν (65) και Τζ.Μάικλ Κόστερλιτζ (74) «για θεωρητικές μελέτες τοπολογικών μεταβάσεων φάσης και τοπολογικές φάσεις της ύλης».

1ri7qqd6 copyΑπό αριστερά: Ντέιβιντ Θούλες, Ντάνκαν Χάλντεϊν και Μάικλ Κόστερλιτζ (Πηγή: N. Elmehed. © Nobel Media 2016)

Οι φάσεις, ή καταστάσεις, της ύλης που γνωρίζουμε στην καθημερινή ζωή είναι τα στερεά, τα υγρά και τα αέρια. Όταν όμως η θερμοκρασία πέσει, ή τα υλικά παίρνουν τη μορφή λεπτών φιλμ, η ύλη μπορεί να περάσει σε εξωτικές φάσεις, στις οποίες αναδύονται και γίνονται εμφανείς οι κβαντικές ιδιότητες των ατόμων.

Παράδειγμα είναι τα υπεραγώγιμα υλικά, τα οποία αφήνουν το ηλεκτρικό ρεύμα να περνά χωρίς καθόλου αντίσταση όταν ψυχθούν κοντά στο απόλυτο μηδέν.

Οι υπεραγωγοί βρίσκουν σήμερα ευρεία χρήση, όπως για παράδειγμα στους μαγνητικούς τομογράφους και τον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων (LHC) του CERN.

Το φαινόμενο της υπεραγωγιμότητας ήταν μεν γνωστό, ωστόσο το έργο των τριών βραβευθέντων τις δεκαετίες του 1970 και ’80 προσέφερε νέες γνώσεις τόσο για τη συμπεριφορά των υπεραγώγιμων υλικών όσο και για άλλες εξωτικές καταστάσεις της ύλης όπως τα υπερρευστά -υγρά που χάνουν το ιξώδες τους σε χαμηλή θερμοκρασία και μπορούν έτσι να σκαρφαλώνουν τα τοιχώματα των δοχείων μέσα στα οποία βρίσκονται.

Και οι τρεις ερευνητές αξιοποίησαν τα εργαλεία της τοπολογίας, ενός κλάδου των μαθηματικών που περιγράφει τις γεωμετρικές ιδιότητες αντικειμένων όταν τεντώνονται ή παραμορφώνονται χωρίς να σπάνε.

Οι Κόστερλιτζ και Θούλες μελέτησαν φαινόμενα που εκδηλώνονται σε υλικά που παίρνουν τη μορφή λεπτών φιλμ, με πάχος ενός μόλις ατόμου, τα οποία θεωρείται ότι έχουν μόνο δύο διαστάσεις (μήκος και πλάτος) αντί για τρεις (αφού δεν έχουν βάθος).

Ο Χάλντεϊν μελέτησε επιπλέον υλικά σε ίνες, τόσο λεπτές ώστε θεωρούνται ουσιαστικά μονοδιάστατες (έχουν μόνο μήκος).

Στα υλικά αυτά, όπως και σε υλικά που ψύχονται κοντά στο απόλυτο μηδέν, εκδηλώνονται κβαντικά φαινόμενα που μένουν πάντα κρυμμένα στις φάσεις της ύλης που γνωρίζουμε από την καθημερινότητα -για παράδειγμα, ορισμένα υλικά γίνονται ξαφνικά μαγνητικά.

Οι τοπολογικές μεταμορφώσεις που περιέγραψαν οι τρεις νικητές του Νόμπελ εκτιμάται ότι θα οδηγήσουν σχετικά σύντομα σε υλικά για ηλεκτρονικά κυκλώματα και υπεραγωγούς. Τέτοια υλικά θα μπορούσαν επίσης να επιτρέψουν την ανάπτυξη κβαντικών υπολογιστών.

Ο Ντέιβιντ Θούλες γεννήθηκε το 1934 στη Βρετανία και είναι σήμερα επίτιμος καθηγητής στο Πανεπιστήμιο της Ουάσινγκτον στο Σιάτλ.

Ο Φ.Ντάνκαν Χάλντεϊν γεννήθηκε το 1951 στη Βρετανία και σήμερα είναι καθηγητής Φυσικής στο Πανεπιστήμιο του Πρίνστον στην Καλιφόρνια.

Ο Τζ.Μάικλ Κόστερλιτζ γεννήθηκε το 1942 στη Βρετανία και εργάζεται σήμερα στο Πανεπιστήμιο Μπράουν στο Ρόουντ Άιλαντ των ΗΠΑ.

Το Νόμπελ Φυσικής είναι το δεύτερο που ανακοινώνεται μετά το Νόμπελ Ιατρικής – Φυσιολογίας τη Δευτέρα. Ακολουθούν το Νόμπελ Χημείας αύριο, Ειρήνης την Παρασκευή και Οικονομικών Επιστημών τη Δευτέρα. Η ημερομηνία για το Νόμπελ Λογοτεχνίας δεν έχει ακόμα καθοριστεί.

Κάθε βραβείο συνοδεύεται από χρηματικό έπαθλο 8 εκατομμυρίων σουηδικών κορωνών, περίπου 833.000 ευρώ.