Der diesjährige Nobelpreis für Physik geht an David J. Thouless, F. Duncan M. Haldane und J. Michael Kosterlitz für ihre Forschung auf dem Gebiet der theoretischen Festkörperphysik.

Die Preisträger öffneten die Tür zu einer unbekannten Welt, in der die Materie fremde Zustände annehmen kann. Sie nutzten erweiterte mathematische Methoden, um ungewöhnliche Phasen oder Zustände der Materie zu studieren, wie Supraleitung, Suprafluidität oder dünne magnetische Schichten. Dank ihrer Pionierarbeit kann die Jagd nach neuen und exotischen Phasen der Materie beginnen. Es herrscht Zuversicht für zukünftige Anwendungen sowohl in der Materialwissenschaft, als auch der Elektronik.

Die drei Laureaten verwendeten topologische Konzepte in der Physik, die für ihre Entdeckungen entscheidend waren. Topologie ist ein Werkzeug der Mathematik, in dem Eigenschaften beschrieben werden, die sich nur schrittweise ändern.
In den frühen 1970er Jahren stellten Michael Kosterlitz und David Thouless die dann aktuelle Theorie auf, dass die Supraleitung oder Suprafluidität nicht in dünnen Schichten auftreten können. Sie zeigten, dass die Supraleitung bei niedrigen Temperaturen auftreten kann und erklärten auch den Mechanismus des Phasenüberganges, der bei höheren Temperaturen die Supraleitung verschwinden lässt.

In den 1980er Jahren war Thouless der Lage, einen früheren Versuch mit sehr dünnen elektrisch leitenden Schichten, in denen die Leitfähigkeit genau gemessen wurden, zu erklären. Er zeigte, dass diese Zahlen topologischer Natur waren. Etwa zur gleichen Zeit entdeckte Duncan Haldane wie topologische Konzepte verwendet werden können, um die Eigenschaften von Ketten kleiner Magnete, die in einigen Materialien gefunden wurden, zu verstehen.

Wir kennen nun viele topologische Phasen, nicht nur in dünnen Schichten und Fäden, sondern auch in gewöhnlichen dreidimensionalen Materialien. Im letzten Jahrzehnt hat sich dieser Bereich an vorderster Front der Forschung in der Physik kondensierter Materie verstärkt, nicht zuletzt wegen der Hoffnung, dass die topologischen Materialien in neuen Generationen von Elektronik und Supraleiter verwendet werden könnten, oder in zukünftigen Quantencomputern. Die aktuelle Forschung enthüllt die Geheimnisse der Materie in den exotischen Welten. die von den diesjährigen Nobelpreisträgern entdeckt wurde.


Den Artikel finden Sie unter:

http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/2016/press.html

Quelle: nobelprize.org (10/2016)