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2016诺贝尔物理学奖颁布 三位美国科学家因发现物质拓扑相变获奖勘误

发布时间:2016-10-04 19:05内容来源:终极CGFinal 点击:

2016诺贝尔物理学奖颁布 三位美学者因发现物质拓扑相变获奖

腾讯科学讯 2016年诺贝尔物理学奖得主今日公布。三位美国科学家戴维-索利斯、邓肯-霍尔丹和迈克尔-科斯特利茨被授予该奖项,以表彰他们在“在拓扑相变以及拓扑材料方面的理论发现”。

三人的获奖理由是针对拓扑相变理论和物质拓扑阶段的发现。索雷思和科斯特里兹的研究针对在物质表面或内部的极薄层现象,可以认为是二维的。而霍尔丹研究的是薄到可以认为是一维的物质。

物质最常见的状态是气体、液体和固体,在极端高温或低温条件下将会呈现更特意的物相。所谓物质的相变是物质彼此转变的过渡阶段,例如冰融化成水。

而拓扑是数学的一个分支,它描述了属性逐步改变的过程。这几位诺奖得主所做的研究的关键是拓扑结构,它解释了为什么电导率在薄层中以整数步骤改变。

获奖者介绍:

戴维·索利斯,1934年出生于苏格兰,康奈尔大学博士毕业,华盛顿大学教授,理论凝聚态物理学家。因KT相变而著称。同时,他还是英国皇家学会会员、美国艺术与科学院院士、美国国家科学院院士,在获得诺奖之前还获得了1990年的沃尔夫奖、1993年的保罗·狄拉克奖等。

邓肯·霍尔丹,普林斯顿大学物理学教授;理论物理学家,英国皇家学会会员,在凝聚态物理理论做出基础性贡献,包括分数量子霍尔效应。

迈克尔·科斯特利茨,布朗大学物理学教授。其研究方向主要是凝聚态理论,一维/二维物理,其中相变领域包括:随即体系、电子局域化、自旋玻璃态等。在得到诺贝尔奖之前Kosterlitz还得过许多奖项:1981年,英国物理学会授予其麦克斯韦奖,2000年,美国物理学会就其Kosterlitz-Thouless相变理论的成就授予其昂萨格奖。

以下是诺奖官网公告:

本年度诺贝尔物理学奖获得者使用先进的数学方法打开了物质的奇异状态这扇未知世界的大门。比如超导体、超流体和薄膜磁性材料等物质的反常阶段和状态。在他们先驱性研究将当前对物质的探索进入了一个新的阶段。他们的理论将在材料学和电子学中获得应用。

将拓扑学的概念引入物理学,对三位获奖者取得发现成果具有决定性意义。拓扑学是数学的一个分支,描述的是几何图形或空间在连续改变形状后还能保持不变的性质。三位获奖者以拓扑学为工具,做出颠覆了性的成就。20世纪70年代初期,迈克尔-科斯特利茨和大卫-索雷思推翻了当时关于超导体和超流体无法在薄膜层中实现的理论。他们证明,超导体可以在低温环境下实现,并解释了其实现机制,以及使超导体在高温中消失的相变问题。

20世纪80年代,索雷思得以用非常薄的导电层解释之前的一个实验。在这些导电层中,导电性可以用整数步骤精确测量出来。他证明了这些整数步骤是符合拓扑结构的。几乎在同一时期,邓肯-霍尔丹发现了如何用这些拓扑概念理解一些物质中发现的小磁铁链的特性。

我们现在知道很多拓扑概念,不仅在薄导电层和线程中,也在普通的三维物质中。过去的几十年来,拓扑领域已经促进了凝固态物理学的前沿研究,不仅是因为拓扑材料可以用在新一代的电子工业和超导体中,更可以用在未来的量子计算机中。今年的诺贝尔物理学奖获得者们发现了一个奇妙世界,目前的研究正在解释其中的秘密。

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