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三位拓扑物态领域教授荣获2016诺贝尔物理学奖
    时间:2016-12-23     点击率:3143

三位拓扑物态领域教授荣获2016诺贝尔物理学奖

2016年诺贝尔物理学奖授予了戴维·索利斯David J. Thouless),邓肯·霍尔丹(Duncan Haldane)和迈克尔·科斯特立茨(Michael Kosterlitz)三位科学家,以表彰他们在拓扑相变和物质的拓扑相方面的发现。这三位科学家是凝聚态拓扑物态研究的先驱和开创者,他们在拓扑物态的早期开创性工作,打下了这个方向的基础。

三位诺奖获得者:戴维·索利斯(上),邓肯·霍尔丹(中)和迈克尔·科斯特立茨(下)

2016年的物理学奖获奖人开启了通往奇异物质状态研究的未知世界的大门。他们运用先进的数学方法对不同寻常的物质相或状态开展研究,如超导体、超流体或者超薄磁膜等,很多人预期他们的相关理论未来将可以在材料科学和电子学领域得到广泛应用。

这三位获奖人对于物理学中拓扑理论的运用在他们做出发现的过程中发挥了关键性作用。拓扑学实际上是数学的一个分支,它对只做连续性变化的状态进行描述。将拓扑学作为工具,今年的获奖科学家做出了颠覆性的发现。例如,在1970年代早期,当时的一项主流观点是认为超导或超流体无法在薄层中实现。而迈克·科斯特立茨(Michael Kosterlitz)和戴维·索利斯(David Thouless)推翻了这一主流观点,证明了超导性能够在低温条件下实现,并解释了其背后的原理,以及为何在高温下超导性会消失的原因。在1980年代,索利斯在一个非常薄的电导层实验中对材料电导性进行了非常精确的整数步骤测量,证明了这些整数在本质上是具备拓扑性质的。大约在同一时期,邓肯·霍尔丹(Duncan Haldane)发现了拓扑理论可以如何应用于某些材料中发现的一系列微小磁体的性质。

  人们现在知道存在有很多拓扑相,不仅是在层状材料或是线状材料,甚至也包括常规的三维材料。在过去的数十年间,这一领域一直是凝聚态物理研究的前沿,因为拓扑材料未来将可能在新一代电子与超导体研究、或是量子计算机研究中发挥作用。

三位获奖者都是英裔,在英国受教育,都是剑桥大学的校友。索利斯在剑桥大学读本科,后来到康奈尔大学读研,是汉斯·贝哲(Hans Bethe)的学生,最初从事核多体研究,后来转向凝聚态物理。科斯特立茨也是在剑桥大学读本科,在牛津大学获得博士学位。而霍尔丹则是本科和博士学位都在剑桥大学完成的。

(胡漫根据网络资料摘编)