Academia Mexicana de Ciencias

Premio Nobel de Física 2016

David J. Thouless, University of Washington, Seattle, EU.
F. Duncan M. Haldane, Princeton University, New Jersey, EU.
J. Michael Kosterlitz, Brown University, Rhode Island, EU. 

Por “los descubrimientos teóricos de las transiciones de fase topológicas y fases topológicas de la materia”.

El Premio Nobel de Física 2016 lo comparten una mitad David Thouless, de la Universidad de Washington, y Duncan Haldane, de la Universidad Princeton, y la otra mitad Michael Kosterlitz, de la Universidad Brown, por “los descubrimientos teóricos de las transiciones de fase topológicas y fases topológicas de la materia”, anunció hoy la Real Academia de Ciencias Sueca.

Las fases más comunes de la materia son gas, líquido y sólido, las investigaciones de los científicos mencionados revelaron que en extremadamente altas o bajas temperaturas la materia puede asumir otros estados exóticos. Ellos han utilizado métodos matemáticos avanzados para estudiar fases inusuales, o estados, de la materia tales como superconductores, superfluídos, o películas magnéticas delgadas.  

Los tres laureados usaron conceptos topológicos en física que fueron decisivos para sus descubrimientos. La topología es una rama de las matemáticas que describe las propiedades de los cuerpos que permanecen inalteradas por transformaciones continuas, por ejemplo, cuando se estira un objeto, retuerce o deforma, pero no está desgarrado.

A principios de la década de 1970, Michael Kosterlitz y David Thouless volcaron la teoría vigente en ese momento: que la superconductividad o superfluidez no podían pasar en capas delgadas. Demostraron que la superconductividad podría ocurrir a bajas temperaturas y también explicaron el mecanismo, transición de fase, que hace que la superconductividad desaparezca a temperaturas más altas.

En los años 80, Thouless fue capaz de explicar un experimento previo con capas conductoras de electricidad muy finas en donde la conductancia fue medida precisamente como pasos enteros. Demostró que estos enteros tienen una naturaleza topológica. Casi al mismo tiempo, Duncan Haldane descubrió cómo se pueden usar conceptos topológicos para entender las propiedades de las cadenas de pequeños imanes que se encuentran en algunos materiales.

Gracias a su trabajo pionero, se conocen ahora muchas fases topológicas, no solo en capas delgadas e hilos, también en materiales convencionales de tres dimensiones. Durante la última década, esta área ha impulsado la investigación de primera línea en la física de la materia condensada, debido a la esperanza de que los materiales topológicos se podrían utilizar en nuevas generaciones de productos electrónicos y superconductores, o en futuros ordenadores cuánticos.

Con información de la Real Academia de Ciencias Sueca.