4 октября лауреатами Нобелевской премии по физике стали американские ученые Дэвид Таулес, Майкл Костерлиц и Дункан Халдейн "за теоретические открытия топологических фазовых переходов и топологических фаз материи". Половину премии получил Таулес, оставшуюся половину разделили Костерлиц и Халдейн. Подробнее об ученых и их открытии — в материале ТАСС.
В чем суть открытия?
- Ученые обнаружили неожиданное поведение твердых материалов и использовали передовые математические методы для объяснения таких необычных состояний материи, как сверхпроводимость и сверхтекучесть.
- В начале 1970-х гг. Таулес и Костерлиц своими экспериментами опровергли утверждения о том, что сверхпроводимость не может существовать при низких температурах, и объяснили механизм, почему она исчезает при нагреве.
- При этом они обнаружили, что электропроводимость в очень тонких материалах (толщиной в один атом) изменяется ступенчато. В 1980-х гг. Таулес и Холдейн смогли объяснить эту ступенчатость при помощи топологии — раздела математики, изучающего связность пространств и предметов при деформациях.
- Благодаря теоретическому описанию ученые смогли объяснить, почему электрическое сопротивление в тонких слоях материи изменяется ступенчато с ростом индукции приложенного магнитного поля.
Практическое применение открытия
- Работы ученых впоследствии помогут при разработке новых материалов с новыми свойствами.
- Открытия могут быть использованы в электронике, в частности при создании сверхпроводников и квантовых компьютеров.
Нобель по физике: пять интересных фактов из истории премии
Что сказали эксперты?
- Доктор физико-математических наук, заместитель директора Института теоретической физики им. Л. Д. Ландау РАН Михаил Фейгельман объяснил, почему Таулес получил большую часть премии. "Я понимаю, почему Таулес выделен среди этих троих. Дело в том, что Таулесу принадлежат важнейшие результаты по крайней мере по двум различным фундаментальным задачам. Одна из них — и это их совместный с Костерлицем результат 1973–1974 гг. — очень необычная на тот момент теория фазового перехода в двумерных системах, которая применима и к плавлению двумерного кристалла, и к разрушению сверхпроводимости или сверхтекучести в тонких пленках, и еще много к чему подобному".
- Руководитель научной группы Российского квантового центра Алексей Рубцов отметил, что в теории Костерлица и Таулеса основную роль играют квантовые вихри (топологический дефект, который проявляется в сверхтекучей жидкости и сверхпроводниках). "До этой работы считалось, что в двумерных системах тонких пленок сверхпроводимости быть не может. Оказывается, что она есть, но ее свойства очень сильно отличаются от свойств объемных материалов, потому что очень важную роль играют топологические дефекты, а именно вихри", — рассказал Рубцов.
Кто такой Дэвид Таулес?
- Родился 21 сентября 1934 г. в г. Берсден (Шотландия, Великобритания). В 1955 г. окончил Кембриджский университет, в 1958 г. получил докторскую степень в Корнелльском университете (США).
- Был профессором математической физики в Бирмингемском университете (Великобритания), с 1980 г. — профессор физики в Вашингтонском университете в Сиэтле (США).
- Внес значительный вклад в развитие таких областей физики, как физика конденсированного состояния и теория многих тел.
Кто такой Данкан Холдейн?
- Родился 14 сентября 1951 г. в Лондоне. В 1973 г. окончил Кембриджский университет, в 1978 г. там же получил докторскую степень.
- В 1977–1981 гг. был сотрудником Института Лауэ-Ланжевена (Гренобль, Франция), затем преподавал в Калифорнийском университете в Сан-Диего (США), с 1990 г. — профессор Принстонского университета (США).
- Одно из основных направлений его деятельности — физика конденсированного состояния.
Кто такой Майкл Костерлиц?
- Родился в 1942 г. в г. Абердин (Шотландия, Великобритания). В 1965 г. окончил Колледж имени Гонвилля и Кая Кембриджского университета, в 1969 г. получил докторскую степень в Оксфордском университете.
- Преподавал в Бирмингемском университете (Великобритания) и в Корнелльском университете (США). С 1982 г. профессор в Университете Брауна (США).
- Проводит исследования в области статистической физики и физики конденсированного состояния.