Στη μελέτη «εξωτικών» φάσεων της ύλης το φετινό Νόμπελ Φυσικής

Του Κώστα Δεληγιάννη

Σε τρεις Βρετανούς επιστήμονες θα απονεμηθεί το φετινό Νόμπελ Φυσικής, για τις θεωρητικές τους μελέτες που ανοίγουν τον δρόμο για επαναστατικές τεχνολογίες και ενδεχομένως την ανάπτυξη κβαντικών υπολογιστών, όπως σημειώνει στην ανακοίνωσή του το Ίδρυμα Νόμπελ.

Οι τρεις επιστήμονες είναι οι Ντέιβιντ Τάλες, Φ. Ντάνκαν Χόλντεϊν και Τζ. Μάικλ Κόστερλιτς, οι οποίοι με το έργο τους δημιούργησαν το θεωρητικό υπόβαθρο για την περιγραφή «εξωτικών» φάσεων της ύλης, κατά τις οποίες αποκτά φαινομενικά παράδοξες ηλεκτρικές ιδιότητες, αλλά και του τρόπου που η ύλη μεταβαίνει σε μία τέτοια φάση.

Στον 82χρονο Τάλες απονέμεται το ήμισυ του βραβείου, λόγω της μεγαλύτερης συνεισφοράς του στο συγκεκριμένο πεδίο. Έτσι, ο 65χρονος Χόλντεϊν και ο 74χρονος Κόστερλιτς μοιράζονται το υπόλοιπο ήμισυ.

«Νιώθω έκπληκτος και ευγνώμων», δήλωσε ο Χόλντεϊν σε τηλεφωνική του συνέντευξη στο Ίδρυμα Νόμπελ, λίγη ώρα μετά την ανακοίνωση της Επιτροπής. «Μόλις πρόσφατα έχουν αρχίσει να γίνονται εντυπωσιακές νέες ανακαλύψεις βασισμένες στο έργο μας. Υπάρχουν σοβαρές ελπίδες πως αυτά τα καινούρια υλικά θα έχουν πολύ μεγάλη επίδραση», πρόσθεσε.

Όπως αναφέρει στην ανακοίνωσή της η Επιτροπή, οι τρεις επιστήμονες βραβεύονται για τις θεωρητικές ανακαλύψεις τους στον τομέα των τοπολογικών φάσεων της ύλης και των μεταβολών τοπολογικής φάσης. Οι ανακαλύψεις αυτές ξεκίνησαν τη δεκαετία του ’70, όταν απέδειξαν πως πολύ λεπτά στρώματα υλικών, ή υπέρλεπτα νήματα, μπορούν να γίνουν υπεραγώγιμα, δηλαδή να παρουσιάζουν αμελητέα ηλεκτρική αντίσταση όταν διαρρέονται από ρεύμα.

Τα υλικά που συναντάμε στην καθημερινότητά κατατάσσονται σε τρεις φάσεις ανάλογα με τις ιδιότητές τους, δηλαδή είναι στερεά, υγρά ή αέρια. Έτσι, κατά τη μεταβολή φάσης, ένα υλικό αλλάζει απότομα ιδιότητες και κατάσταση – όπως για παράδειγμα, το νερό που από υγρή μορφή, όταν ψύχεται, μετατρέπεται σε πάγο (στερεό).

Οι τρεις επιστήμονες έδειξαν πως ανάλογες μεταβολές συμβαίνουν και στην ηλεκτρική συμπεριφορά των υλικών. Ένα τέτοιο παράδειγμα είναι η απότομη μείωση της ηλεκτρικής τους αντίστασης, με την ελάττωση της θερμοκρασίας.

Για τη μελέτη αυτών των αλλαγών, χρησιμοποίησαν έναν κλάδο των μαθηματικών που ονομάζεται τοπολογία. Η τοπολογία μελετά τις βαθύτερες ιδιότητες των γεωμετρικών σχημάτων, δηλαδή τις ιδιότητες που παραμένουν σταθερές όταν τα παραμορφώσουμε.

Μία τέτοια ιδιότητα είναι ο αριθμός των οπών που διαθέτουν, όπως ανέφερε σήμερα ο Θορς Χανς Χάνσον, μέλος της επιτροπής φυσικών του Ιδρύματος Νόμπελ, για να εξηγήσει στους δημοσιογράφους τι περίπου είναι η τοπολογία.

Κρατώντας στα χέρια του ένα κουλούρι, ένα πρέτσελ και ένα μπισκότο, ο Χάνσον σημείωσε πως παρόλο που τα τρία αντικείμενα διαφέρουν με βάση αρκετά κριτήρια, για την τπολογία η μόνη διαφορά τους είναι ο αριθμός των οπών: το κουλούρι έχει μία, το πρέτσελ τρεις και το μπισκότο καμία.

Με αυτό τον τρόπο, οι Τάλες, Χόλντεϊν και Κόστερλιτς μελέτησαν τις «τοπολογικές φάσεις» της ύλης και τις «μεταβολές τοπολογικών φάσεων». Αν και οι τρεις επιστήμονες ερεύνησαν τις «εξωτικές» ηλεκτρικές ιδιότητες που αποκτούν στρώματα υλικών πολύ μικρού πάχους και υπέρλεπτα νήματα, στην πορεία άλλοι ερευνητές έδειξαν πως ανάλογη συμπεριφορά παρουσιάζουν και άλλα υλικά.

 

Πηγή: naftemporiki.gr