«Нобеля» по физике дали за раскрытие секретов «экзотической» материи

Нобелевскую премию по физике получили американские ученые Девид Таулес, Дункан Холдейн и Майкл Костерлиц за «теоретические открытия топологических фазовых переходов и топологические фазы материи». Им удалось раскрыть секреты этой «экзотической» материи.

Лауреаты этого года открыли двери в неизвестный мир, в котором материя может принимать странные состояния. Они использовали передовые математические методы для исследования таких необычных состояний материи, как в сверхпроводниках, сверхтекучих жидкостях или тонкой магнитной пленке. Благодаря их новаторской работе впоследствии эти материалы могут быть использованы в сверхпроводниках, электронике и даже квантовых компьютерах.

Использование топологических концепций в физике было решающим для открытия трех ученых. Топология – это раздел математики, описывающий свойства, меняющиеся пошагово, не непрерывно. Применение топологии в качестве инструмента исследования поразило экспертную комиссию.

В начале 1970-х Майкл Костерлиц и Девид Таулес опровергли теорию о том, что сверхпроводимость или сверхтекучесть не могут возникать в тонких слоях. Они показали, что сверхпроводимость может иметь место при низких температурах, а также объяснили механизм фазового перехода, заставляющего сверхпроводимость исчезать при более высоких температурах.

В 1980-е годы Таулес смог объяснить предыдущий эксперимент с очень тонкими электропроводящими слоями, в которых проводимость была точно измерена как целое число шагов. Он показал, что эти числа носили топологический характер. Примерно в то же время Дункан Холдейн обнаружил, как топологические понятия могут быть использованы для понимания свойств цепей из маленьких магнитов, найденных в некоторых материалах.

Теперь ученым известны многие топологических фазы – не только в тонких слоях и потоках, но и в обычных трехмерных материалах. Исследователи надеются, что топологическую материю можно будет использовать в новом поколении электроники и сверхпроводников, а также в будущих квантовых компьютерах.