2016年諾貝爾物理學獎揭曉
2016年諾貝爾物理學獎揭曉
2016年10月05日 14:05:35 來源:光明日報 作者:卞晨光
戴維·索利斯
鄧肯·霍爾丹
邁克爾·科斯特利茨(人物肖像/趙和平畫)
瑞典皇家科學院今天宣布，美國科學家戴維·索利斯、鄧肯·霍爾丹和邁克爾·科斯特利茨因其在物質(zhì)的拓撲相和拓撲相變理論上所作出的突出貢獻，共同獲得了2016年諾貝爾物理學獎。三人將分享800萬瑞典克朗的獎金，其中戴維·索利斯獨享400萬瑞典克朗，剩余的獎金則由另外兩位獲獎者平分。
拓撲學原本是現(xiàn)代數(shù)學的一個重要分支，研究物體在連續(xù)變形下不變的性質(zhì)，但后來逐漸滲透到整個量子物理學領域，成為研究分析物質(zhì)世界連續(xù)性和連通性的重要數(shù)學方法。三名獲獎者將拓撲概念應用于物理研究，這是他們?nèi)〉贸删偷年P鍵。
早在20世紀70年代初，戴維·索利斯和邁克爾·科斯特利茨就發(fā)現(xiàn)當時有關薄層超導理論存在錯誤，他們借用拓撲學的概念圓滿地解釋了薄層物質(zhì)在低溫條件下的超導現(xiàn)象以及發(fā)生機理和相變理論。相變指的就是物質(zhì)從一種相轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N相的過程，而物質(zhì)分固相、液相、氣相這三種。
隨后，戴維·索利斯又于1983年對以前的研究成果給出了進一步的實驗驗證，運用拓撲理論很好地描述了電導率非連續(xù)變化所反映出來的電子特征。鄧肯·霍爾丹則在1988年運用拓撲概念闡述了“拓撲量子流體”在缺乏磁場條件下存在于薄層半導體內(nèi)的現(xiàn)象，其理論為凝聚態(tài)物理的發(fā)展作出了一系列重要貢獻。
戴維·索利斯現(xiàn)為位于美國西雅圖的華盛頓大學教授，他1934年出生于英國，1958年獲得美國康奈爾大學博士學位。邁克爾·科斯特利茨1942年生于英國，1969年在英國牛津大學獲得博士學位，現(xiàn)就職于美國布朗大學，為物理學教授。鄧肯·霍爾丹現(xiàn)為美國普林斯頓大學物理學教授，1956年出生于英國倫敦，1978年獲得英國劍橋大學博士學位。
拓撲相和拓撲相變理論目前在新型絕緣體、超導體和金屬材料的研究中發(fā)揮著重要作用，是凝聚態(tài)物理學中的前沿領域，并有可能推動未來量子計算機的發(fā)展。
瑞典皇家科學院在新聞公報中說，今年的獲獎研究成果開啟了一個未知世界的領域。獲獎者利用高等數(shù)學方法研究物質(zhì)的不尋常階段或狀態(tài)，如超導體、超流體和薄磁膜，得益于他們開創(chuàng)性的研究，科學家們現(xiàn)在可以探索物質(zhì)的新相變，未來有望應用于材料科學和電子學領域。
責任編輯：張磊
