Американците Дейвид Дж. Таулес, Ф. Дънкан М. Холдейн, и Джей Майкъл Костерлиц спечелиха Нобеловата награда за физика

Американците Дейвид Дж. Таулес, Ф. Дънкан М. Холдейн, и Джей Майкъл Костерлиц спечелиха Нобелова награда за физика за разкриване на тайните на екзотична материя, съобщи сайтът Nobelprize.org.

Нобеловата награда за физика се присъжда от Кралската шведска академия на науките от 1901 г.
Първата Нобелова награда за физика е на немския физик Вилхелм Рьонтген за откриването на нов вид лъчи, наречени на негово име.

Досега само две жени са ставали лауреати в тази категория – през 1903 година Мария Кюри и Мария Гьоперт Майер през 1963 година.

Миналата година наградата спечелиха японецът Такаки Каджита и канадецът Артър Б. Макдоналд за осцилациите на неутрино, които показват, че то има маса.
Сред по-известните Нобелови лауреати за физика са Анри Бекерел, Пиер и Мария Кюри /1903/, Макс Планк /1918/, Алберт Айнщайн /1921/, Нилс Бор /1922/, Лев Ландау /1962/, Пьотър Капица /1978/, Питър Хигс /2013 г./.

„Както мнозина, така и аз се изненадах от високото отличие. Поласкан съм.Радвам се че нашият труд, след толкова години, намери признание!“, заяви Дънкан М. Холдейн, един от носителите на тазгодишната Нобелова награда за физика, след обявяването й, излъчвано от сайта Nobelprize.com. Нобеловият комитет в Стокхолм се свърза пряко по телефона с него.

Положихме голям труд с моите колеги и открихме удивителни неща. Тогава разработката ни се струваше малко абстрактна и в края на 80-те години не считахме, че тя ще намери в скоро време практическа реализация. Но сега става видно, че перспективите пред откритите от нас материали са огромни!

Таулес печели половината награда, а Холдейн и Костерлиц си поделят останала половина.
Тазгодишните нобелови лауреати отварят вратата към неизвестен свят, в който материята може да приема странни форми. Тримата учени са използвали усъвършенствани математически методи, за да изследват необичайни фази, или състояния, на материята, като свръхпроводници, свръхфлуиди или тънки магнитни слоеве. Благодарение на новаторската им дейност научният свят може да „тръгне на лов“ за нови и екзотични състояния на материята. Много хора таят надежда за бъдещото им приложение в материалознанието, електрониката, квантовите компютри.

Използването на топологични понятия във физиката се оказва решаващо за откритията на Таулес, Холдейн и Костерлиц. Топологията е раздел от математиката, занимаващ се с явленията на непрекъснатост, особено тези, които остават непроменени при деформации, и начините, по които фигурите се деформират, без да променят основните си елементи. Използвайки топологията като средство, тримата учени изумяват експертите. В началото на 70-те години на миналия век Майкъл Костерлиц и Дейвид Таулес „преобръщат“ тогавашната теория, според която в тънки слоеве няма свръхпроводимост или свръхфлуидност.

Учените демонстрират, че свръхпроводимост може да се постигне при ниски температури и също така обясняват механизма фазов преход, който кара свръхпроводимостта да изчезва при високи температури.
През 80-те години на миналия век Таулес успява да обясни извършен по-рано експеримент върху свръхпроводимостта. Приблизително по същото време Дънкан Холдейн открива как топологични понятия могат да бъдат използвани за разбиране на свойствата на вериги от малки магнити, откривани в някои материали.
(Днес вече са известни много топологични фази, не само в двуизмерни системи, но и в обичайни триизмерни материали).

Постиженията на тримата лауреати дават сериозен тласък на изследванията в областта на физиката на кондензираната материя, както и надежда за приложения в електрониката и свръхпроводниците от ново поколение или в бъдещите квантови компютри. Благодарение на тях могат да бъдат създадени нови материали с неподозирани свойства.

Торс Ханс Хансон, професор по теоретична физика и член на Нобеловия комитет, онагледи същността на откритията, за които е присъдена тазгодишната Нобелова награда по физика, със закуската си.
Проф. Хансен извади от хартиен плик канелена кифла, геврек и брецел.

Донесох си храна – пошегува се той, преди да обясни, че за физиците няма значение вкусът на тестеното изделие, а броят на дупките в него. То е „топологичен инвариант“ – може да няма дупка, да има една дупка, или две дупки, но не съществува половин дупка.

Топологично чиния и канелена кифла са от една и съща категория – без дупка. Докато чаша за кафе и геврек са в друга категория – с една дупка.

Прозрението на учените, за което им е присъдена наградата, е че понятия от топологията могат да обяснят какво се случва, когато материята променя състоянието си в необичайни ситуации. Те не се интересуват от познати промени в състоянието, като лед, който се топи и се превръща във вода, а в странни промени в много тънки слоеве материя, много студени вещества или екстремно магнитно поле.
Хансон остави настрана геврека, който размахваше, за да използва нова метафора – торнадо, и така да обясни прехода между топологичните фази или състояния. Въртящият се вихър в тънък слой течност е като дупка, защото или има такъв, или няма; брои се с цели числа. Преминаването от два вихъра към един може да обясни странния фазов преход в хелиевите полета.

Откритията, спечелили Нобелова награда за физика, са теоретични и красиви. Те могат да имат конкретни, практични приложения в електрониката и компютрите, но Нобеловата награда не се присъжда за тези облаги, отбеляза Хансон, а за „дълбокото прозрение във физиката“ на теоретично ниво.