Лауреатами Нобелевской премии по физике в 2016 году стали ученые из США — половину получил Дэвид Таулесс (David J. Thouless), другую половину совместно Дункан Халдейн (F. Duncan M. Haldane) и Майкл Костерлиц (J. Michael Kosterlitz) за «теоретическое открытие топологических фаз переходов и топологических фаз материи». Такое решение принял Нобелевский комитет, о чем было объявлено 4 октября в стенах Шведской королевской академии наук в Стокгольме.
В прошлом году Нобелевскую премию по физике присудили Такааки Кадзита (Takaaki Kajita) из Японии и Артуру МакДональду (Arthur MacDonald) из Канады за открытие осцилляций нейтрино, что стало подтверждением наличия у нейтрино массы.
За что дали премию
Тауэлез, Халдейн и Костерлиц открыли секреты экзотической материи в квантовом мире, говорится в сообщении Нобелевского комитета. Премия присуждена за теоретические исследования, с помощью математических методов, экстремальных состояний вещества. Речь идет о квантовом конденсированном состоянии, таком как сверхпроводники, суперфлюиды и тонкие магнитные пленки, которое проявляется при экстремально низких температурах, близких к абсолютному нулю. Вряд ли физиков стало сенсацией решение Нобелевского комитета, поскольку путь изучения конденсированных состояний в квантовом мире буквально усеян Нобелевскими лауреатами. Теоретические же основы данной области заложили в немалой степени советские ученые.
Первым физиком, который систематически изучил суперфлюиды при сверхнизких температурах, был советский физик Петр Капица в 1930-х годах. За открытие явления сверхтекучести жидкого гелия ему присудили Нобелевскую премию в 1978 году.
Нынешние лауреаты исследовали явление, которое возникает в двумерном мире, а он описывается не так как, обычный трехмерный мир. Явления протекают в двумерном мире иначе. Используя топологию — область математики, которая описывает скачкообразно изменяющиеся свойства, — лауреаты смогли показать, что явление сверхпроводимости возможно в тонких пленках. Член Нобелевского комитета по физике Торн Ханс Хансон (Thors Hans Hansson) пояснил в интервью во время объявления лауреатов, что открытия лауреатов носят теоретический характер. Они открывают пути для разработки новых электронных устройств в квантовых компьютерах, нового поколения сверхпроводников.
Тауэлез и Костерлиц изучили фазовый переход в модели двумерного вещества, который получил название фазового перехода Березинского-Костерлиц-Тауэлез. Вадим Львович Березинский (1935-1980) — советский физик-теоретик, работал в Институте теоретической физики имени Л.Д. Ландау.
Фазовый переход БКТ проявляется при низких температурах в конденсированном состоянии материи и образно похож на переход между льдом и водой. Большую роль в этом топологическом фазовом переходе играют маленькие вихри. При низких температурах они образуют тесные пары в материи, а при повышении температуры распадаются, и происходит фазовый переход. Примечательно то, что эту модель можно применить к разным видам материи, поскольку фазовый переход БКТ универсален.
Лекция Дункана Халдейна в Принсетонском университете в 2014 году
Топология — старая область геометрии, которая пришла в теорию конденсированной материи в начале 1980 году с открытием дробного квантового эффекта Холла. Дробный квантовый эффект Холла объясняет, как ведут себя электроны в материи в условиях сильного магнитного поля. Открывший этот эффект Роберт Лафлин стал лауреатом Нобелевской премии по физике в 1998 году. Большой вклад в теоретические основания квантового состояния материи заложил советский физик-теоретик Лев Ландау — лауреат Нобелевской премии 1962 года. Исследованию дробного квантового эффекта Холла топологическими методами посвящены работы Дункана Халдейна и Дэвида Тауэлеза.
Кроме того, в 1980-х Дункан Халдейн предсказал существование цепочек атомных магнитов в некоторых материалах и показал их топологические свойства. Это привело к появлению новых топологических материалов, которые теперь активно изучают.
Физики из СССР и России в совокупности становились нобелевскими лауреатами 12 раз. Первопроходцами стали Тамм И.Е., Франк И.М. и Черенков П.А. в 1958 году за открытие и создание теории эффекта Черенкова. Затем в 1962 году премию вручили Ландау Л.Д., в 1964 году — Басову Н.Г. и Прохорову А.М., в 1978 году — Капице П.Л. Жорес Алферов — единственный из ныне здравствующих чисто российских нобелиатов по физике — получил премию в 2000 году за открытие полупроводниковых гетероструктур. А.А. Абрикосов (проживает в США) и В.Л. Гинзбург стали лауреатами в 2003 году за изучение сверхпроводимости и сверхтекучести. В 2010 году премию вручили физикам российского происхождения Андрею Гейму и Константину Новоселову за исследование графена. Ученые живут и работают в Манчестере (Великобритания).
Ранее, 3 октября Нобелевскую премию по медицине присудили японскому ученому Ёсинори Осуми (Yoshinori Ohsumi) из Токийского технологического института за изучение аутофагии.
Кто получил Нобелевскую премию по химии, станет известно 5 октября.
Фавориты-физики 2016 года
Каждый год существует ритуал предсказания Нобелевских лауреатов по различным критериям. Так, компания Thomson Reuters публикует список фаворитов на основе цитирования научных публикаций. В этом году в списке наиболее вероятных кандидатов на премию значились физик-теоретик Кип Торн (Kip S. Thorne), больше известный российской аудитории как консультантфильма «Интерстеллар» и Райнер Вайс (Rainer Weiss) — сооснователи подземной лаборатории LIGO, где в феврале этого года зарегистрировали гравитационные волны.
Не первый год Нобелевскую премию по физике прочат российским ученымАлексею Старобинскому из МГУ и Андрею Линде (Стэнфордский университет в США), разработавших теорию инфляционного расширения Вселенной.
О Нобелевской премии
Собственно церемония награждения Нобелевских лауреатов состоится 10 декабря 2016 года в Стокгольме. Король Швеции Карл XVI Густав вручит каждому победителю Нобелевскую медаль, Нобелевский диплом и гарантийные документы на получение денежной премии.
Нобелевская премия — самая престижная научная премия в мире. Ее учредил шведский химик, изобретатель динамита Альфред Нобель (Alfred Nobel), оставив на эти цели все свое состояние. Средства Нобеля размещены в различные финансовые инструменты, поэтому премиальный фонд каждый год немножко растет. В 2016 году он составит 8 млн шведских крон, или примерно 834 тысячи евро.
Премии в области медицины и физиологии, физики, химии, литературы и мира вручают с 1901 года. С 1968 года вручают «нобеля» по экономике. Всего за все время существования премий их лауреатами стали 900 человек и 26 организаций.
Кстати, семья Нобелей вела бизнес в России с середины XIX века, снабжая российскую армию вооружением, а позднее — разрабатывая нефтяные месторождения. Подробнее читайте в статье «Русский Нобель».
[Фото: Nobel Media AB 2015. Photo: Pi Frisk]
