David Thouless, Duncan Haldane, Michael Kosterlitz mit dem Nobelpreis für Physik ausgezeichnet

Nobelpreis für Physik 2016

04.10.2016

Illustration: ©Johan Jarnestad/The Royal Swedish Academy of Sciences

Phasenumwandlung

llustration: ©Johan Jarnestad/The Royal Swedish Academy of Sciences

Materiephasen

Illustration: ©Johan Jarnestad/The Royal Swedish Academy of Sciences

Topologie

Die drei britisch-stämmigen Forscher David Thouless, Duncan Haldane und Micheal Kosterlitz erhalten den Nobelpreis für Physik 2016 für ihre Forschungen über ungewöhnliche Materiezustände und -phasen.

David Thouless bekommt den Nobelpreis zur Hälfte zuerkannt, Duncan Haldane und Michael Kosterlitz erhalten die andere Hälfte.

Sie offenbarten die Geheimnisse exotischer Materie

Die diesjährigen Preisträger öffneten die Tür zu einer unbekannten Welt, in der Materie seltsame Formen annehmen kann. Sie nutzten mathematische Methoden, um ungewöhnliche Materiephasen oder -zustände, wie Supraleiter, Suprafluide oder dünne Magnetfilme, zu untersuchen. Dank ihrer Pionierarbeit wird weltweit nach neuen und exotischen Materiephasen gefahndet. Die Erkenntnisse beflügeln die Materialwissenschaften und die Elektronik nach zukunftweisenden Anwendungen dieser Phänomene zu suchen.

Die Verwendung von topologischen Konzepten in der Physik war ausschlaggebend für die Entdeckungen der Preisträger und erstaunte die Experten. In den 1970er Jahren entkräfteten Michael Kosterlitz und David Thouless die vorherrschende Theorie, das Supraleitung oder Suprafluidität nicht in dünnen Schichten auftreten kann. Sie demonstrierten das Phasenumwandlungen für das Auftreten und Verschwinden von Supraleitfähigkeit - je nach Temperatur - verantwortlich sind.

In den 1980er Jahren konnte Thouless ein vorheriges Experiment erklären, in dem in dünnen, elektrisch leitfähigen Schichten die Leitfähigkeit präzise in ganzzahlige Schritten gemessen werden konnte. Er zeigte, dass diese ganzen Zahlen topologischer Natur waren. Währendessen entdeckte Duncan Haldale, dass topologische Konzepte genutzt werden können, um Eigenschaften kleiner, kettenförmiger Magnete zu erklären. Diese treten in einigen Materialien auf.

Heutzutage sind viele topologische Phasen bekannt. Sie erstrecken sich über Dünnschichten und Fäden hinaus auch auf dreidimensionale Objekte. Im letzten Jahrzehnt hat dieses Gebiet Grundlagenforschung im Bereich der Festphasenphysik beschleunigt. Ein Grund dafür ist die Hoffnung toplogische Materialien sowohl in der Elektronik und Supraleitern aber auch in naher Zukunft in Quantencomputern einsetzen zu können. Aktuelle Forschungen offenbaren weitere Geheimnisse dieser von den Preisträgern entdeckten Welt.

Die Preisträger

  • David J. Thouless wurde 1934 in Bearsden, Vereinigtes Königreich geboren. Seine Promotion erhielt er von der Cornell University. Er ist ein emiritierter Professor an der University of Washington
  • F. Duncan M. Haldane wurde 1952 in Londen, Vereinigtes Königreich geboren, er promovierte in Cambridge und ist Physikprofessor an der Princeton University
  • J. Michael Kosterlitz, geboren 1942 in Aberdeen, Vereinigtes Königreich promovierte in Oxford und ist Professor für Physik an der Brown University
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