Natuurkunde Nobel Gaat Naar 3 Die De Vreemde Staten Van Matter Heeft Bestudeerd

{h1}

De nobelprijs voor natuurkunde ging naar drie natuurkundigen die materie bestudeerden op de kleinste schalen en de koudste temperaturen, wat kon leiden tot nieuwe materialen en inzichten in verschijnselen zoals supergeleiding.

De Nobelprijs voor natuurkunde ging naar drie natuurkundigen die materie bestudeerden op de kleinste schalen en de koudste temperaturen, wat kon leiden tot nieuwe materialen en inzichten in verschijnselen zoals supergeleiding.

De drie Nobelprijswinnaars zijn David J. Thouless van de Universiteit van Washington, F. Duncan M. Haldane van Princeton University en J. Michael Kosterlitz van Brown University.

Alle drie werkten ze aan ongewone toestanden van materie; Kosterlitz en Thouless bestudeerden de theoretische eigenschappen van zeer dunne films, hoofdzakelijk 2D-materialen. Haldane bekeek kettingen van magneten op atoomformaat. [Nobelprijs 2016: hier zijn de winnaars (en wat zij hebben bereikt)]

Ze gebruikten de wiskunde van de topologie om uit te leggen waarom supergeleiding verschijnt en verdwijnt wanneer dat wel gebeurt. Topologie is de wiskundige studie van processen die plaatsvinden in discrete stappen. Formeler is het de studie van vormen die kunnen worden getransformeerd zonder ze te verbreken - zoals de transformatie van een doughnut in een rietje. De stappen in de topologie komen van het feit dat een donut één gat kan hebben, of twee (zoals een rietje), maar geen anderhalve.

Kosterlitz en Thouless waren geïnteresseerd in wat er gebeurt als je een 2D-film van materie afkoelt tot bijna het absolute nulpunt. Hun berekeningen lieten zien dat het mogelijk was voor een dergelijk materiaal om elektriciteit zonder weerstand te geleiden en in een supergeleider te veranderen, iets dat wetenschappers onmogelijk achtten. Paul Coxon, een onderzoeksmedewerker in de Materials Chemistry Group van de Universiteit van Cambridge, zei dat zelfs bij bijna het absolute nulpunt "er altijd een kleine fluctuatie is die de bestelling verstoort." Die verstoring moet voorkomen dat supergeleiding plaatsvindt, voegde hij eraan toe.

Of dat dachten wetenschappers. Maar berekeningen van Kosterlitz en Thouless toonden aan dat het supergeleiding niet verhinderde en latere experimenten bevestigden dat ze correct waren. De reden was gerelateerd aan de wiskunde van de topologie. In 2D-materiaal vormen kleine draaikolken, vortices genaamd, paren wanneer de temperatuur daalt, en het materiaal wordt supergeleidend, zei Coxon.

Wanneer je de temperatuur verhoogt, scheiden de wervels zich en gaan ze hun eigen weg. De scheiding creëert vormen met één gat in plaats van twee gaten (vortices hebben twee openingen), zoals het opbreken van een donut met twee gaten in twee donuts met één gat en het materiaal verliest zijn supergeleiding. De overgang van supergeleidend naar niet-supergeleidend in dergelijke films staat bekend als de KT-drempelwaarde, voor zijn ontdekkers, volgens een release van de Nobel-commissie.

Later bestudeerde Thouless het Quantum Hall-effect. Gewoonlijk zal de spanning veranderen als u een magneet loodrecht op een elektrische stroom plaatst. Het Quantum Hall-effect is vergelijkbaar, behalve dat de spanningsverandering alleen in bepaalde stappen kan plaatsvinden. Thouless ontdekte dat de wiskunde van de topologie het fenomeen verklaarde. Haldane liet intussen zien dat ketens van atomaire magneten zich op een vergelijkbare manier kunnen gedragen.

Hun ontdekkingen kunnen leiden tot nieuwe materialen, maar dat is nog steeds in de toekomst. "Dit heeft implicaties voor supergeleidende materialen," zei Coxon, "maar dat is nog steeds een eindje weg."

Coxon voegde eraan toe dat de keuze voor werk voor de Nobelprijs een verrassing was, omdat hij, zoals velen in de natuurkundegemeenschap, dacht dat de prijs zou gaan naar de wetenschappers die gravitatiegolven observeerden met behulp van de Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO). "Iedereen had een half geschreven verhaal over LIGO en toen kwam dit uit de lucht vallen."

Oorspronkelijk artikel over WordsSideKick.com.


Video Supplement: The Third Industrial Revolution: A Radical New Sharing Economy.




Onderzoek


Monsters En Ufo'S Om Op Te Letten In 2012
Monsters En Ufo'S Om Op Te Letten In 2012

Paul Greengard
Paul Greengard

Science Nieuws


Onze Geweldige Planeet Van Boven Naar Beneden: Bergtop Naar Ocean Trench (Infographic)
Onze Geweldige Planeet Van Boven Naar Beneden: Bergtop Naar Ocean Trench (Infographic)

'Kleptopredator' Gevonden: Sea Slug-Aanvallen Nadat Prooi Heeft Gegeten
'Kleptopredator' Gevonden: Sea Slug-Aanvallen Nadat Prooi Heeft Gegeten

Hurricane Lane Bears Down On Hawaii
Hurricane Lane Bears Down On Hawaii

De Geschiedenis Van De Pornografie Is Niet Meer Pudish Dan Het Heden
De Geschiedenis Van De Pornografie Is Niet Meer Pudish Dan Het Heden

Hoe Luid Kan Je Muziek Spelen Zonder Je Gehoor Te Beschadigen?
Hoe Luid Kan Je Muziek Spelen Zonder Je Gehoor Te Beschadigen?


WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com