Három tudós kapta a fizikai Nobel-díjat

2016.10.04. 12:21

Az anyagkutatás terén elért elméleti eredményeiért három brit születésű tudós, David J. Thouless, valamint F. Duncan M. Haldane és J. Michael Kosterlitz kapja az idei fizikai Nobel-díjat a Svéd Királyi Tudományos Akadémia keddi stockholmi bejelentése szerint.

A Washingtoni, a Princeton és a Brown Egyetem munkatársa az anyag szokatlan állapotainak tanulmányozásával: a topológiai fázisátalakulással és az anyag topológiai fázisaival kapcsolatos felfedezéseiért érdemelte ki az elismerést.

A kitüntetettek 8 millió svéd koronával (257 millió forintos összeggel) gazdagodnak, ennek felét Thouless kapja, a másik felén Haldane és Kosterlitz osztozik. A díjátadó ünnepséget hagyományosan december 10-én, az elismerést alapító Alfred Nobel halálának évfordulóján rendezik.

A 2016-os fizikai Nobel-díj bejelentéseForrás: AFP/Jonathan Nackstrand

A kitüntetettek az indoklás szerint kaput nyitottak egy ismeretlen világra, amelyben az anyag szokatlan állapotokat tud ölteni. Fejlett matematikai módszereket alkalmazva tanulmányozták ezeket az állapotokat, például a szupravezető és a szuperfolyékony fázisokat vagy a mágneses vékonyréteget. Úttörő munkájuknak köszönhetően kereshetővé váltak az anyag új, egzotikus állapotai.

Topológia a fizikában

A topológiai fogalmak fizikában való alkalmazása döntő jelentőségű volt felfedezéseikben az indoklás szerint. A topológia a matematikában az a részterület, amely az alakzatok folytonos deformációk közben is megmaradó, azaz invariáns tulajdonságaival foglalkozik. A topológiát eszközként használva a három tudós ámulatba ejtette a szakembereket.

Michael Kosterlitz és David Thouless az 1970-es évek elején megdöntötte az akkor kurrens elméletet, miszerint a vékonyrétegekben - az anyag kis vastagságú tartományaiban - nem fordulhat elő szupravezetés vagy szuperfolyékonyság. Bizonyították, hogy a szupravezetés alacsony hőmérsékleten megvalósulhat, és megmagyarázták a fázisátalakulás gépezetét, amely révén magasabb hőmérsékleten megszűnik a szupravezetés.

Az 1980-as években Thouless kimutatta, hogy egy korábbi, nagyon vékony elektromos vezető rétegekkel végzett kísérletben mért változások topológiaiak voltak. Ezzel nagyjából egy időben Duncan Haldane felfedezte, hogy a topológiai fogalmak miként használhatók a bizonyos anyagokban lévő parányi mágnesláncok tulajdonságainak megértéséhez.

Ma már ismert, hogy sok topológiai fázis létezik, nemcsak a vékonyrétegekben és a szálakban, hanem hagyományos háromdimenziós anyagokban is. Ez a felfedezés az elmúlt évtizedben lendületet adott a kondenzált anyagok fizikájának, nem utolsó sorban azon remények miatt, hogy a topológiai anyagokat használni tudják az újgenerációs elektronikához és szupervezetőkhöz vagy a jövő kvantumszámítógépeihez.

A kitüntetettek összességében az anyag viselkedésének teljesen váratlan szabályszerűségeit fedezték fel, ami kikövezte az utat az újfajta tulajdonsággal bíró, új anyagok megalkotása előtt. Ez sok jövőbeni technológiához lehet fontos.

Tavalyi díjazottak

2015-ben a neutrínóoszcilláció felfedezéséért Kadzsita Takaaki japán és Arthur B. McDonald kanadai tudós kapta a fizikai Nobel-díjat.

Mostanáig 110 alkalommal ítélték oda a díjat

A fizikai Nobel-díjat 1901 óta eddig 110 alkalommal ítélték oda 204 tudósnak, de a díjazottak száma 203, mert az amerikai John Bardeen – eddig egyedüliként – két alkalommal (1956, 1972) is megkapta a kitüntetést. Az elismerésben 47 alkalommal részesült egy tudós, 32 alkalommal kettő, 31 alkalommal pedig három. 1901 óta hat alkalommal (1916, 1931, 1934, 1940, 1941, 1942) nem adományoztak fizikai Nobel-díjat.

Az eddigi kitüntetettek között két nő van: Marie Curie 1903-ban, Maria Goeppert-Mayer 1963-ban volt díjazott. Marie Curie több szempontból is rekorder: személyében 1903-ban először érdemelt ki nő Nobel-díjat, amikor férjével, Pierre Curie-vel elnyerték a fizikai Nobelt. A kitüntetés történetében ők az első Nobel-díjas házaspár is. Marie Curie 1911-ben a kémiai Nobel-díjat is elnyerte, ezzel a nők között ő az egyedüli kétszeres Nobel-díjas tudós.

A fizikai Nobel-díjasok átlagéletkora 55 év. A díjat legfiatalabban, 1915-ben az akkor 25 éves Lawrence Bragg kapta, legidősebb korában pedig 2002-ben az akkor 88 éves Raymond Davis Jr. nyerte el. "Családi" díjazásra a Curie házaspáron kívül több példa is van még a fizikai Nobel-díj történetében: Lawrence Bragg édesapjával, Williammel közösen részesült a kitüntetésben 1915-ben, és ha nem is egyszerre, de Niels Bohr (1922) és fia, Aage N. Bohr (1975), Manne Siegbahn (1924) és Kai M. Siegbahn (1981), valamint J.J. Thomson (1906) és George Paget Thomson (1937) személyében szintén apa és fia vehette át a kitüntetést.

Magyar díjazottak

Magyar születésű tudósok közül eddig hárman kaptak fizikai Nobel-díjat. 1905-ben a Németországban dolgozó Lénárd Fülöp "a katódsugaras vizsgálatokra alapozott atommodelljéért (dinamida)", 1963-ban az Egyesült Államokban élő Wigner Jenő "az atommagok és az elemi részek elméletének fejlesztéséért, kivált az alapvető szimmetriaelvek felfedezéséért és alkalmazásáért", 1971-ben pedig a Nagy-Britanniában élő Gábor Dénes "a holográfiai módszer felfedezéséért és fejlesztéséhez való hozzájárulásáért".