Nobel de Física a Thouless, Haldane y Kosterlitz por sus estudios sobre la materia

David J. Thouless, F. Duncan M. Haldane y J. Michael Kosterlitz ganaron el Premio Nobel de Física este martes por los descubrimientos que han hecho de la física de la materia condensada, los cuales han transformado nuestro entendimiento sobre la materia que adopta formas extrañas. Los tres físicos son británicos y trabajan en Estados Unidos.

Los científicos usan modelos matemáticos avanzados para estudiar fases extrañas de la materia, como superconductores, superfluidos o películas magnéticas delgadas. Sus descubrimientos son relevantes para la ciencia de los materiales y electrónica.

Thouless, de la Universidad de Washington, Haldane de la Universidad de Princeton y Kosterlitz de la Universidad Brown fueron reconocidos por la Academia Sueca de las Ciencias en Estocolmo por “descubrimientos teóricos de las transiciones de la fase topológica y las fases topológicas de la materia”.

La topología es una rama de las matemáticas que describe las propiedades que cambian solo por incrementos. A principios de la década de los setenta, Kosterlitz y Thouless “demostraron que la superconductividad puede suceder a bajas temperaturas y también explicaron el mecanismo, las fases de transición, que hacen que la superconductividad desaparezca a altas temperaturas”, de acuerdo con la academia.

En los ochenta, Thouless demostró que los números enteros por los que se puede medir la conductividad de la electricidad son por naturaleza topológicos. Por esos años, Haldane descubrió cómo los conceptos topológicos podían usarse para entender las propiedades de las cadenas de imanes pequeños que se encuentran en algunos materiales.

“Conocemos muchas de las fases topológicas, no solo en las capas delgadas, sino también en materiales tridimensionales”, mencionó la academia. “En la última década, esta área ha propiciado la investigación de primera línea de la física de la materia condensada, que no es poco debido a la esperanza de que los materiales topológicos puedan ser usados en nuevos electrónicos y superconductores, o en los computadores cuánticos del futuro”.

Thouless recibió la mitad del premio (correspondiente a 8 millones de coronas suecas, unos 930.000 dólares); Haldaney Kosterlitz recibirán cada uno el cincuenta por ciento de la mitad restante.

¿Por qué este trabajo es importante?

En una conferencia de prensa en Estocolmo, Thors Hans Hansson, un integrante del comité de Física del Premio Nobel, usó un bagel, un pretzel y un rollo de canela para explicar la topología. Mientras que los elementos tienen diferentes variables, un topólogo se enfoca solo en los orificios: el pretzel tiene dos, el bagel tiene uno y el rollo de canela, ninguno.

“Las variables como el sabor, la forma o la deformación pueden cambiar continuamente, pero el número de orificios —algo que llamamos invariante topológico— solo puede modificarse con los enteros, como 1, 2, 3, 0”, mencionó.

Esta comprensión topológica resulta útil para entender la conductividad —la facilidad con la que las corrientes eléctricas pasan a través de una sustancia— en algunos materiales bidimensionales a temperaturas muy bajas y en campos magnéticos muy fuertes. Aunque la investigación fue principalmente teórica, puede tener aplicaciones prácticas en electrónica, superconductores e incluso computadores.

¿Quiénes son?

Thouless, de 82 años, nació en Bearsden, Escocia, fue estudiante en la Universidad de Cambridge y se doctoró en Cornell, en 1958. Impartió clases de física matemática en la Universidad de Birmingham en Inglaterra de 1965 a 1978, y fue ahí donde colaboró con Kosterlitz. En 1980 llegó a la Universidad de Washington, en Seattle, donde ahora es profesor emérito.

Haldane, de 65 años, nació en Londres. Se doctoró en la Universidad de Cambridge, donde también estudió en 1978. Trabajó en el Institut Laue-Langevin en Grenoble, Francia; en la Universidad del Sur de California; en los Laboratorios Bell, y la Universidad de California, en San Diego, antes de entrar a Princeton en 1990.

Kosterlitz, nació en 1942 en Aberdeen, Escocia, y se doctoró en la Universidad de Oxford en física de altas energías en 1969. Ha trabajando en la Universidad de Birmingham; en el Instituto de Física Teórica en Turín, Italia, y en Cornell, Princeton, Laboratorios Bell y Harvard.

El premio en sus palabras

“Me sorprendió mucho y estoy muy agradecido”, dijo Haldane, quien recibió una llamada telefónica del comité del Premio Nobel la mañana del martes. “El trabajo es de hace mucho tiempo, pero es ahora que muchos nuevos descubrimientos se basan en este trabajo original y lo han ampliado”.

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Redacción online de la edición EBS News y RevoluTegPlus News