ΕΠΙΣΤΗΜΗ

Τρεις Βρετανοί πήραν το Βραβείο Νομπέλ Φυσικής

AFP, REUTERS

Eνα πρέτσελ, ένα κουλούρι και ένα ντόνατ βοηθούν τον κ. Χάνσον να εξηγήσει τα μυστήρια του Νομπέλ Φυσικής.

ΕΤΙΚΕΤΕΣ:

Τρεις Βρετανοί επιστήμονες που εργάζονται εδώ και χρόνια σε αμερικανικά πανεπιστήμια θα μοιραστούν το Βραβείο Νομπέλ Φυσικής 2016. Η Σουηδική Ακαδημία Επιστημών απένειμε την ανώτατη τιμητική διάκριση στους Ντέιβιντ Τάλες, Ντάνκαν Χολντέιν και Μάικλ Κόστερλιτς για τις πρωτοποριακές ανακαλύψεις τους, τις δεκαετίες του 1970 και του 1980, που αφορούν κάποιες εντελώς ασυνήθιστες καταστάσεις της ύλης και άνοιξαν τον δρόμο για την παραγωγή νέων υλικών και επαναστατικών τεχνολογιών.

Η ύλη την οποία αντιλαμβανόμαστε στην καθημερινή μας ζωή ανήκει σε μία από τις τρεις συνήθεις καταστάσεις: στερεά, υγρά ή αέρια. Ωστόσο, σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες, ορισμένα υλικά περνούν σε εντελώς ιδιαίτερες καταστάσεις, όπου τα φαινόμενα της κβαντικής φυσικής, τα οποία χαρακτηρίζουν τα αόρατα υποατομικά σωματίδια, γίνονται ορατά και σε μακροσκοπική κλίμακα, δηλαδή μπροστά στα μάτια μας. Δύο από αυτές τις καταστάσεις είναι η υπεραγωγιμότητα, όπου ένας αγωγός εμφανίζει μηδενική αντίσταση στο ηλεκτρικό ρεύμα, και η υπερρευστότητα, όπου ένα υγρό μηδενίζει την εσωτερική τριβή του (ιξώδες), κάτι που σημαίνει, για παράδειγμα, ότι αν το ανακατέψουμε λιγάκι οι δίνες που θα δημιουργηθούν διατηρούνται επ’ άπειρον, χωρίς απόσβεση. Τα φαινόμενα αυτά ανακαλύφθηκαν και μελετήθηκαν κατά το πρώτο μισό του 20ού αιώνα από πρωτοπόρους επιστήμονες, όπως ο Σοβιετικός Πιοτρ Καπίτσα, ο Γερμανός Βάλτερ Μάισνερ και ο Ολλανδός Χάικε Κάμερλιχ Ονες. Τις επόμενες δεκαετίες οδήγησαν σε πλήθος εφαρμογών, από τις υπερταχείες αμαξοστοιχίες μαγνητικής ανύψωσης μέχρι τις διαγνωστικές τεχνικές στην ιατρική.

Η ανακάλυψη

Το καινούργιο που ανακάλυψαν οι τρεις ερευνητές, ανατρέποντας τις μέχρι τότε παραδεκτές θέσεις, ήταν ότι ορισμένα υλικά μπορούν να συμπεριφερθούν ως υπεραγωγοί ή ως υπερρευστά ακόμη και υπό μορφή επίπεδων, πολύ λεπτών μεμβρανών, δηλαδή όχι μόνο στις τρεις, αλλά και στις δύο διαστάσεις.

Θεωρητικοί φυσικοί και οι τρεις, χρησιμοποίησαν τα εργαλεία ενός κλάδου των μαθηματικών, της τοπολογίας, για να εξηγήσουν τις «μετατροπές φάσεις» αυτών των υλικών, το πώς δηλαδή περνούν από τη συνήθη στην υπεραγώγιμη ή υπερρευστή συμπεριφορά κάτω από ένα ορισμένο κατώφλι θερμοκρασίας.

Η τοπολογία είναι κλάδος των μαθηματικών που δεν ενδιαφέρεται για το σχήμα και τον όγκο των σωμάτων, παρά μόνο για ορισμένα ποιοτικά χαρακτηριστικά τους – σχηματικά για το πόσες «τρύπες» και πόσους «κόμβους» σχηματίζουν. Για παράδειγμα, ένα κουλούρι έχει διαφορετικό γεωμετρικό σχήμα από ένα ποτήρι, αλλά από την άποψη της τοπολογίας είναι ισοδύναμα, γιατί και τα δύο έχουν μόνο μία τρύπα. Αυτή την αρχή προσπάθησε να εξηγήσει χθες ο Τορς Χανς Χάνσον από την επιτροπή του Βραβείου Νομπέλ Φυσικής, δείχνοντας στους δημοσιογράφους ένα πρέτσελ με δύο τρύπες, ένα κουλούρι με μία τρύπα και ένα ντόνατ κανέλας με καμία τρύπα. Στον κόσμο της θεωρητικής φυσικής, η αλλαγή φάσης από έναν συνηθισμένο αγωγό σε υπεραγωγό είναι κάτι σαν τη μετάβαση από το κουλούρι στο ντόνατ.

Αυτό υποδηλώνει, στην επιστημονική αργκό, η επίσημη ανακοίνωση της Σουηδικής Ακαδημίας ότι βραβεύει τους τρεις επιστήμονες για τη θεωρητική εργασία τους πάνω στις «τοπολογικές μετατροπές φάσης και τις τοπολογικές καταστάσεις της ύλης».

Μία από τις πρακτικές εφαρμογές των ανακαλύψεων των τριών επιστημόνων, που ήδη γνωρίζει τεράστια διάδοση, είναι τα λεπτά μαγνητικά φιλμ που χρησιμοποιούν οι σκληροί δίσκοι ηλεκτρονικών υπολογιστών.

Η κατασκευή νέων υλικών, στο έδαφος αυτών των ανακαλύψεων, διαδραμάτισε επίσης μεγάλο ρόλο στη μαγνητική τομογραφία. Σήμερα, πολλοί επιστήμονες αξιοποιούν τη γνώση που έχει συσσωρευτεί γύρω από αυτές τις ιδιαίτερες καταστάσεις της ύλης στις έρευνές τους για τους κβαντικούς υπολογιστές, το επόμενο μεγάλο άλμα στον δρόμο της πληροφορικής.

Έντυπη

ΔΙΑΒΑΣΤΕ ΕΠΙΣΗΣ