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诺贝尔物理学奖花落“拓扑相变” 3位美国科学家获奖

2016-10-05 07:54   来源: 成都全搜索新闻网   编辑: 唐欢   责任编辑: 史建婷

颁奖典礼上,正襟危坐的官员们突然郑重地捧出一袋子面包当教具:他们用没有洞的肉桂卷、一个洞的面包圈和两个洞的碱水面包解释起了拓扑是怎么回事,在拓扑上,这几种结构是完全不一样的。图据新华社

大卫·索利斯

1934年出生于苏格兰,是理论凝聚态物理学家。在康奈尔大学获得博士学位,曾为伯明翰大学物理数学系教授,现任教于美国华盛顿大学。

邓肯·霍尔丹

1951年出生于伦敦,剑桥大学博士,现任教于普林斯顿大学。

迈克尔·科斯特利茨

1942年出生于苏格兰阿伯丁郡,牛津大学博士,现任美国布朗大学物理系教授。

北京时间10月4日17时45分,2016年诺贝尔物理学奖揭晓。诺贝尔物理学奖评委会在斯德哥尔摩的瑞典皇家科学院宣布,2016年诺贝尔物理学奖授予三位美国科学家:大卫·索利斯、邓肯·霍尔丹和迈克尔·科斯特利茨,以表彰他们在理论上发现了物质的拓扑相变和拓扑相。

3位科学家将分享800万瑞典克朗,其中大卫·索利斯获得400万瑞典克朗,邓肯·霍尔丹和迈克尔·科斯特利茨共同分享400万瑞典克朗。

拓扑学是三位得奖者能做出这一成就的关键,它解释了为什么薄层物质的电导率会以整数倍发生变化。索利斯和科斯特利茨两位科学家是在上世纪70年代最早从事拓扑相变研究,在经典系统中发现所谓的拓扑相变。而霍尔丹是在电子物理材料系统中研究拓扑超导的。在伯明翰大学从事博士后研究期间,科斯特利茨就曾与索利斯合作。

诺贝尔基金会在一份声明中表示,他们利用先进的数学方法来研究不同寻常的物质,如超导体、超流体等。声明表示:“谢谢他们的开创性工作,目前正进入新的阶段。”

“拓扑相变和拓扑相”是啥?

■他们证明了超导现象能够在低温下产生,并阐释了超导现象在较高温度下也能产生的机制

■这一领域的研究,让人们看好拓扑材料在未来量子计算机方面的应用

瑞典皇家科学院在新闻公报中说,今年的获奖研究成果开启了一个未知世界的领域,获奖者利用高等数学方法研究物质的不寻常阶段或状态,如超导体、超流体和薄磁膜。得益于他们开创性的研究,科学家们现在可以探索物质的新相变,未来有望应用于材料科学和电子学领域。

中国科学报主办的科学网刊文解读了物质的“拓扑相变和拓扑相”概念。拓扑学是数学的一个分支,通常用来描述一些逐步变化的性质。三位科学家采用拓扑学作为研究工具,这一举动在当时让同行感到吃惊。在上世纪70年代早期,当时的理论认为超导现象和超流体现象不可能在薄层中产生,而科斯特利茨和索利斯推翻了这一理论。他们证明了超导现象能够在低温下产生,并阐释了超导现象在较高温度下也能产生的机制——相变。

到了上世纪80年代,索利斯成功地解释了之前的一个实验,即超薄导电层中的电导系数可被精确测量到整数。同时,霍尔丹发现,可以用拓扑学来理解某些材料中的小磁体链的性质。

过去十年,这一领域的研究促进了凝聚态物理研究的前沿发展,人们不仅对拓扑材料能在新一代电子器件和超导体中产生应用抱有希望,而且看好其在未来量子计算机方面的应用。此刻,许多研究者正慢慢揭开奇异世界里物质的秘密,而这个世界,是由今年的三位获奖者发现的。据新华社、东方早报等

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