Nobel de Física 2016

Estados extraños de la materia

actualidad — por el 05/10/2016 a las 0:55

La Academia sueca galardonó a los británicos David Thouless, Duncan Haldane y Michael Kosterlitz, -quienes trabajan en Estados Unidos-, por sus investigaciones que “revelaron los secretos de la materia exótica” y “crearon nuevas perspectivas para el desarrollo de materiales innovadores”.

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Nobel de Física 2016

 

El Premio Nobel de Física 2016 fue para los británicos David Thouless, Duncan Haldane y Michael Kosterlitz. “Ellos revelaron estados (o fases) exóticos de la materia”, indicaron desde el comité sueco al realizar este martes 4 el esperado anuncio. El comunicado agrega: “Su aporte ha sido de tal magnitud que corrió el velo de un mundo nuevo, donde ocurrían fenómenos extraños. Sus hallazgos han dado lugar a grandes avances en la comprensión teórica de los misterios de la materia y ha creado nuevas perspectivas en el desarrollo de materiales innovadores”.

“Los investigadores han abierto la puerta a un mundo desconocido, donde la materia puede asumir estados extraños. Han utilizado métodos matemáticos para estudiar fases poco habituales, o estados de la materia, como los superconductores, los superfluidos o finas capas magnéticas. Gracias a su trabajo pionero, ahora la búsqueda se centra en nuevas y exóticas fases de la materia. Mucha gente está esperanzada con las futuras aplicaciones de materiales para la ciencia y electrónica”, resaltaron desde la Academia sueca.

En la actualidad, los tres británicos galardonados se encuentran trabajando en Estados Unidos y se repartirán en forma diferente los 8 millones de coronas suecas, unos 930 mil dólares, del premio. Thouless, que recibirá la mitad del premio, nació en 1934 en Bearsden, Reino Unido, está doctorado por la Universidad de Cornell, en Nueva York, y es profesor emérito de la Universidad de Washington. En tanto, la otra mitad será compartida por Maldane, nacido en Londres en 1951, doctor por la Universidad de Cambridge en 1978 y profesor de Física en la Universidad de Princeton (Estados Unidos), y por Kosterlitz, nacido en Aberdeen (Reino Unido) en 1942, doctorado por la Universidad de Oxford en 1969 y profesor de Física en la Universidad de Brown (Estados Unidos).

“Fue una sorpresa porque toda la comunidad estaba esperando que el premio fuera para los equipos que estudian ondas gravitacionales. El 99,9% de la gente pensaba que ese era el Nobel cantado de este año”, dice el investigador Gustavo Lozano, desde el Departamento de Física de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la Universidad de Buenos Aires.

Método matemático

Los premiados han utilizado métodos matemáticos avanzados para explicar fenómenos extraños en fases inusuales (o estados) de la materia, tales como superconductores, superfluidos o películas magnéticas delgadas. “Kosterlitz y Thouless han estudiado los fenómenos que surgen en un mundo plano -en superficies o en el interior capas extremadamente delgadas que se pueden considerar de dos dimensiones, en comparación con las tres dimensiones (longitud, anchura y altura) con la que generalmente se describe la realidad. Haldane también ha estudiado la materia que forma hilos tan delgados que pueden considerarse unidimensionales”, explica el informe de la página oficial nobelprize.org.

En esas dimensiones nada es como solemos conocerlo. “La física que tiene lugar en objetos de dos dimensiones (flatlands) es muy diferente a la que reconocemos en el mundo que nos rodea”, describen desde la Academia Nobel. Y más adelante agregan: “Nuevos fenómenos colectivos están siendo continuamente descubiertos en estos objetos y la física de la materia condensada es ahora uno de los campos más vibrantes de la física”.

Topología fue el nombre de la nave que le permitió adentrarse en este mundo. “La topología es una rama de las matemáticas que describe las propiedades que cambian paso a paso. Con la topología moderna como una herramienta, los laureados de este año presentaron resultados sorprendentes que han abierto nuevos campos de investigación y llevado a la creación de nuevas e importantes conceptos dentro de varias áreas de la física”, indicaron. En el veredicto, el jurado destacó que otorgaba el galardón a los tres investigadores por sus “descubrimientos teóricos de transiciones de fase topológicas y fases topológicas de la materia”.

En este sentido, Lozano, investigador del CONICET, subraya: “Son varias las contribuciones que han hecho los laureados. La más importante, y en la que ellos fueron pioneros, es en introducir conceptos de topología en problemas de materia concentrada, que es la parte de la física que estudia las propiedades de la materia”. Asimismo, Lozano aclara que los flamantes Nobel “en algunos casos predijeron la existencia de nuevos estados de la materia y, en otros, lograron explicar -usando topología- fenómenos ya conocidos. Son estados que no aparecen en general en situaciones ordinarias, sino en condiciones muy cuidadas de temperatura, y en materiales muy específicos”.

Entre los estudios realizados, Lozano destaca los aportes con métodos topológicos del efecto Hall cuántico observado en sistemas bidimensionales con electrones sometidos a bajas temperaturas y fuertes campos magnéticos. “Thouless explicó, usando argumentos topológicos, propiedades específicas sobre la conductividad de sistemas con efecto Hall cuántico. Ese efecto Hall cuántico se usa mucho en metrología para medir el patrón de resistencia”, indica.

¿Qué tipo de aplicación sería posible a partir de estos conocimientos teóricos aportados por los galardonados? “Siempre se está en la búsqueda de materiales que tengan propiedades especiales para la conducción de la electricidad o todo lo que sea electrónica, que se hace a partir de conducción de electricidad. Manejar las propiedades de la conducción de la electricidad en sistemas que son muy pequeños -a escala nanométrica-, es el sueño de todo científico”, concluyó.

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