Los laureados con el Premio Nobel de Física 2016 han sido los británicosDavid J. Thoules, F. Duncan M. Haldane y J. Michael Kosterlitz por sus descubrimientos teóricos de las transiciones de la fase topológica y las fases topológicas de la materia, según ha anunciado este martes en Estocolmo Goran K. Hansson, secretario general de la Real Academia Suecia de Ciencias que otorga el premio.
“Los investigadores han abierto la puerta a un mundo desconocido, donde la materia puede asumir estados extraños. Han utilizado métodos matemáticos para estudiar fases poco habituales, o estados de la materia, como los superconductores, los superfluidos o finas capas magnéticas. Gracias a su trabajo pionero, ahora la búsqueda se centra en nuevas y exóticas fases de la materia. Mucha gente está esperanzada con las futuras aplicaciones de materiales para la ciencia y electrónica”, ha explicado el Comité del Nobel de Física.
David J. Thouless, que ha recibido la mitad del premio, nació en 1934 en Bearsden, Reino Unido, es doctorado por la Universidad de Cornell en Nueva York y profesor emérito de la Universidad de Washington. La otra mitad ha sido compartida por F. Duncan M. Maldane, nacido en Londres en 1951, doctor por la Universidad de Cambridge en 1978 y profesor de Física en la Universidad de Princeton (Estados Unidos) y por J. Michael Kosterlitz, nacido en Aberdeen (Reino Unido) en 1942, doctorado por la Universidad de Oxford en 1969 y profesor de Física en la Universidad de Brown (Estados Unidos).
El profesor Thors Hans Hansson, miembro del Comité, ha explicado a los medios de comunicación que la calificación de “exótica” para esta teoría, había que tomarla “en el sentido de que expresa nuestro asombro, nuestro asombro ante algo poco habitual y difícil de entender”. Acerca de las aplicaciones futuras de estos trabajos, Hansson explicó que abren las puertas a las propiedades de conductividad de nuevos materiales, no solo de eletricidad, sino que también puede utilizarse para transportar “información” y que, en el futuro, la topología puede jugar un papel importante en las nuevas generaciones de ordenadores.
En los ordenadores cuánticos
El uso que los tres galardonados hicieron de los conceptos topológicos en Física fue decisivo para sus descubrimientos. La topología es una rama de las matemáticas que describe las propiedades que solo cambian de forma gradual. Al usar la topología como herramienta asombraron a los expertos. A principios de los setenta, Michael Kosterlitz y David Thouless dieron un vuelco a la teoría existente hasta la fecha de que la superconductividad o la superfluidez no podía ocurrir en capas delgadas. Demostraron que la superconductividad puede suceder a bajas temperaturas y también explicaron el mecanismo, la transición de fase, que hace que la superconductividad desaparezca a altas temperaturas.
En los ochenta, Thouless fue capaz de explicar un experimento anterior con capas muy finas de conductores de electricidad en los que la conductividad era medida con precisión como pasos de números enteros. Mostró que estos números enteros eran topológicos en su naturaleza. En ese mismo periodo, Duncan Haldane descubrió cómo los conceptos topológicos pueden ser utilizados para entender las propiedades de las cadenas de pequeños imanes que se encuentran en algunos materiales.
Gracias a sus investigaciones, ahora conocemos muchas fases topológicas, no solo en finas capas e hilos, sino también en materiales de tres dimensiones. En la última década, la investigación en este área se ha extendido a la física de la materia condensada, no solo porque se espera que los materiales topológicos puedan usarse en nuevas generaciones de aparatos electrónicos y superconductores, sino también en los futuros ordenadores cuánticos.
