Nobel de Física 2016 por desvelar los secretos de la “materia exótica” mediante la topología

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La topología es una rama de las matemáticas que estudia ciertas propiedades de los cuerpos geométricos, concretamente aquellas que permanecen inalteradas en una “transformación continua”. Por ejemplo, la taza de la figura se puede transformar en una rosquilla sin que se pierda la propiedad de “tener un hueco”. Otro ejemplo: un plano del metro simplificado se obtiene transformando los trazos del plano real en un conjunto de líneas más sencillas, pero hay propiedades que el plano simplificado conserva a pesar de esta transformación, como por ejemplo las conexiones entre las líneas del metro.

Pues bien, este y otros conceptos de la topología se han podido aplicar a las propiedades de las fases más extrañas de la materia con resultados sorprendentes. Eso les ha valido el premio Nobel de Física 2016 a  David Thouless, Michael Kosterlitz y Duncan Haldane.

Estos científicos han estudiado estados de la materia inusuales como los de los superconductores, los superfluidos o las películas magnéticas delgadas.

El uso de la topología como herramienta de la Física la iniciaron a principios de la década de 1970 Michael Kosterlitz y David  Thouless, que echaron por tierra la teoría vigente en ese momento de que la superconductividad o la superfluidez no podían ocurrir en capas delgadas. Demostraron que la superconductividad podría ocurrir a bajas temperaturas. Además explicaron el mecanismo, basado en transiciones de fase, que sustenta el hecho de que la superconductividad desaparezca a temperaturas más altas.

En la década de 1980, Thouless fue capaz de explicar un experimento con capas conductoras muy delgadas basándose en las leyes de la topología. Aproximadamente al mismo tiempo, Duncan Haldane descubrió cómo los conceptos topológicos se puede utilizar para comprender las propiedades de las cadenas de pequeños imanes que se encuentran en algunos materiales.

Phase transition.

Ahora conocemos muchas fases topológicas, no solo en capas finas e hilos, sino también en materiales tridimensionales ordinarios. Durante la última década, la física de la materia condensada ha experimentado un gran empuje gracias a este modo de enfocar los problemas y se ha llegado al convencimiento de que los materiales topológicos van a encontrar multitud de interesantes aplicaciones en electrónica, superconductividad y computación cuántica.


2016 Physics Laureates. Ill: N. Elmehed. © Nobel Media 2016David J. Thouless nació en 1934 en Bearsden, Reino Unido. Se doctoró en 1958 en la Universidad de Cornell, EE.UU. Es profesor emérito de la Universidad de Washington.

F. Duncan Haldane M., nacido en 1951 en Londres, es doctor por la Universidad de Cambridge (1978). Actualmente es Profesor de Física en la Universidad de Princeton, EE.UU.

J. Michael Kosterlitz, nacido en 1942 en Aberdeen, Reino Unido es doctor desde 1969 (Universidad de Oxford, Reino Unido) y actualmente es profesor de Física en la Universidad Brown, EE.UU.


Imágenes: Wikipedia y Fundación Nobel

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