Krónika
Hárman kapnak fizikai Nobel-díjat
A topológiai fázisátalakulás jelenségének felfedezése és leírása jelenti az utat egyebek mellett a jövő kvantumszámítógépeihez is
Három brit származású férfi, David Thouless, Duncan Haldane és Michael Kosterlitz kapják az idei fizikai Nobel-díjat, a Svéd Királyi Tudományos Akadémia keddi stockholmi bejelentése szerint a tudósoknak az anyagkutatás területén elért eredményeikért ítélték oda az elismerést. A döntés indokolásában elhangzott, hogy a kitüntetettek kaput nyitottak egy ismeretlen világra, amelyben az anyag szokatlan állapotokban jelenik meg. A szakemberek fejlett matematikai módszereket alkalmazva tanulmányozták ezeket, egyebek mellett a szupravezető és a szuperfolyékony fázisokat vagy a mágneses vékonyréteget. Úttörő munkájuknak köszönhetően kereshetővé váltak az anyag új, egzotikus állapotai. A Washington, a Princeton és a Brown Egyetem munkatársainak fő szakterülete az úgynevezett topológiai fázisátalakulás.
A svéd döntnökök állásfoglalása szerint a topológiai fizika alkalmazása döntő jelentőségű volt néhány jelentős felfedezés előkészítésében. A topológia a matematikában az a részterület, amely az alakzatok folytonos deformációk közben is megmaradó, úgynevezett invariáns tulajdonságaival foglalkozik. A hetvennégy éves Michael Kosterlitz és a nyolcvankét esztendős David Thouless a hetvenes évek elején megdöntötte az akkoriban általánosan elfogadott elméletet, amely szerint a vékonyrétegekben – az anyag kis vastagságú tartományaiban – nem fordulhat elő szupravezetés vagy szuperfolyékonyság. A tudósok bebizonyították, hogy a szupravezetés alacsony hőmérsékleten megvalósulhat, és megmagyarázták a fázisátalakulás mechanizmusát, amely miatt magasabb hőmérsékleten megszűnik a szupravezetés.
A nyolcvanas években Thouless kimutatta, hogy egy korábbi, nagyon vékony elektromos vezető rétegekkel végzett kísérletben mért változások topológiaiak voltak. Ezzel körülbelül egy időben a hatvanötödik életévében járó Duncan Haldane felfedezte, hogy a topológiai fogalmak miként használhatók a bizonyos anyagokban lévő parányi mágnesláncok tulajdonságainak megértéséhez. Ma már ismert, hogy számos topológiai fázis létezik nemcsak a vékonyrétegekben és a szálakban, hanem a hagyományos háromdimenziós anyagokban is. Ez a felfedezés a múlt évtizedben hatalmas lendületet adott a kondenzált anyagok fizikájának megértéséhez, s komoly reményekkel kecsegtet, hogy a topológiai anyagok a gyakorlatban is felhasználhatók az újgenerációs elektronikához és szupervezetőkhöz vagy például a jövő kvantumszámítógépeihez.
A friss Nobel-díjasok az anyag viselkedésének teljesen váratlan szabályszerűségeit fedezték fel, ami kikövezte az utat a korábban ismeretlen tulajdonsággal bíró, új összetételű anyagok megalkotása előtt.