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Nobel de Física para los investigadores matemáticos de las propiedades de la materia

Los científicos David Thouless, Duncan Haldane y Michael Kosterlitz han obtenido el Premio Nobel de Física de 2016 por sus descubrimientos teóricos de las fases topológicas de la materia. La topología es una rama de las matemáticas que permite describir cómo materiales muy finos pueden, paso a paso, experimentar extraños cambios gobernados por leyes cuánticas. Sus aplicaciones se extienden al campo de los superconductores y la electrónica. La Real Academia Sueca de las Ciencias ha otorgado el Nobel a tres físicos de origen británico que trabajan en Estados Unidos. La mitad del premio se ha concedido al investigador David J. Thouless, de la Universidad de Washington (Seattle); y la otra mitad, compartida, a los profesores F. Duncan M. Haldane, de la Universidad de Princeton (Nueva Jersey), y J. Michael Kosterlitz, de la Universidad Brown (Rhode Island). Los tres galardonados han abierto la puerta a un mundo desconocido donde la materia puede adoptar estados extraños. Los premiados han utilizado métodos matemáticos avanzados para estudiar fases o estados inusuales de la materia, como la que forma parte de los superconductores, los superfluidos y las películas magnéticas delgadas. Gracias a su trabajo pionero, los científicos pueden ahora buscar nuevas y exóticas fases de la materia, que podría aplicarse en nuevas investigaciones y dispositivos en los campos de la ciencia de los materiales y la electrónica. El uso de los conceptos topológicos en física de los tres laureados fue decisivos para sus descubrimientos. La topología es una rama de las matemáticas que describe las propiedades de las figuras que solo cambian de forma escalonada, paso a paso. Usando la topología fueron capaces de sorprender a la comunidad científica. A principios de la década de los 70, Kosterlitz (nacido en 1942) y Thouless (1934) refutaron la por entonces vigente teoría de que la superconductividad y la superfluidez no podían ocurrir en capas delgadas. Sin embargo, ellos demostraron que la superconductividad puede suceder a bajas temperaturas y también explicaron el mecanismo de transición de fase que hace que la superconductividad desaparezca a temperaturas más elevadas. En la década de 1980, Thouless ya fue capaz de explicar un experimento anterior en el que, con capas conductoras de electricidad muy finas, se había logrado medir de forma precisa las variaciones en la conductancia (facilidad para conducir la electricidad) y se había encontrado que cambiaba con pasos . Demostró que estos cambios tenían una naturaleza topológica. Aproximadamente al mismo tiempo, Haldane (1951) también descubrió que los conceptos topológicos se pueden utilizar para comprender las propiedades de las cadenas de pequeños imanes que se encuentran en algunos materiales. Ahora se conocen muchas fases topológicas, no solo en finas capas e hilos, sino también en materiales tridimensionales ordinarios. Durante la última década, este campo ha impulsado una investigación de primera línea en la física de la materia condensada, con la esperanza de que los materiales topológicos se puedan utilizar en nuevas generaciones de productos electrónicos y superconductores, o incluso en los futuros ordenadores cuánticos.

RedacciónT21

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