“สำหรับการค้นพบทางทฤษฎีของการเปลี่ยนเฟสทอพอโลยีและเฟสทอพอโลยีของสสาร” รางวัลมีมูลค่า 8 ล้านโครนสวีเดน (629,000 ปอนด์) และผู้ชนะจะแบ่งปันกัน ซึ่งจะได้รับเหรียญรางวัลในพิธีที่กรุงสตอกโฮล์มในวันที่ 10 ธันวาคม กล่าวในการแถลงข่าวทางโทรศัพท์ที่งานแถลงข่าวโนเบลว่า “ฉันรู้สึกประหลาดใจและพอใจมาก… ตอนนี้มีการค้นพบใหม่ ๆ มากมายจากผลงานต้นฉบับนี้…
มันสอนเราว่า
กลศาสตร์ควอนตัมสามารถทำงานแปลก ๆ ได้มากกว่า เราสามารถเดาได้” ในการอธิบายผลงานต้นฉบับของเขา เขากล่าวว่า “มันเป็นเพียงโมเดลของเล่นที่สาธิตบางสิ่ง…เช่นเดียวกับการค้นพบส่วนใหญ่ คุณสะดุดเข้ากับสิ่งเหล่านั้น และคุณก็ต้องตระหนักว่ามีบางสิ่งที่น่าสนใจอยู่ที่นั่น” นอกจากนี้ Haldane
ยังกล่าวขอบคุณ Philip Anderson ผู้ได้รับรางวัลโนเบล ซึ่งเป็นอดีตอาจารย์สอนของเขาที่มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ ที่สร้างแรงบันดาลใจให้กับแนวทางนอกรีตของเขาเกี่ยวกับฟิสิกส์ของสสารควบแน่น
เกิดในอังกฤษเกิดในปี 1934 ในเมือง Bearsden ประเทศสกอตแลนด์
เขาสำเร็จการศึกษาระดับปริญญาเอกในปี พ.ศ. 2501 ที่ ในสหรัฐอเมริกา เขาเป็นศาสตราจารย์ด้านคณิตศาสตร์ฟิสิกส์ที่มหาวิทยาลัยเบอร์มิงแฮมในสหราชอาณาจักร ก่อนเข้าร่วมมหาวิทยาลัยวอชิงตันในปี 2523 ซึ่งเขาเป็นศาสตราจารย์กิตติคุณเกิดที่ลอนดอนในปี 1951 และสำเร็จปริญญาเอก
ที่มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ในปี 1978 เขาเป็นศาสตราจารย์ Eugene Higgins สาขาฟิสิกส์ที่ เกิดในปี 1942 ที่เมืองอเบอร์ดีน ประเทศสกอตแลนด์ และศึกษาวิชาฟิสิกส์ที่มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ ก่อนได้รับปริญญาเอกที่มหาวิทยาลัยออกซ์ฟอร์ดในปี 1969 เขาเป็นศาสตราจารย์ด้านฟิสิกส์
ของโดนัทและถ้วยกาแฟวิทยาศาสตร์ที่อยู่เบื้องหลังรางวัลในปีนี้เชื่อมโยงกับแนวคิดสามประการในฟิสิกส์และคณิตศาสตร์ ได้แก่ โทโพโลยี; การเปลี่ยนเฟสควอนตัม และสถานะของสสาร ผลลัพธ์คือสิ่งที่คณะกรรมการโนเบลอธิบายว่าเป็น “ข้อมูลเชิงลึกทางคณิตศาสตร์ที่สวยงามและลึกซึ้งทางกายภาพ”
แท้จริงแล้ว
งานวิจัยของผู้ได้รับรางวัลได้วางพื้นฐานทางทฤษฎีสำหรับลวดเย็บกระดาษชนิดควบแน่นต่างๆ รวมถึงตัวนำยิ่งยวดและฟิล์มแม่เหล็กบางแนวคิดของโทโพโลยีเหมือนกับผลงานของ นี่คือสาขาหนึ่งของคณิตศาสตร์ที่อธิบายถึงคุณสมบัติที่ยังคงไม่เปลี่ยนแปลงเมื่อวัตถุมีการเปลี่ยนแปลง
หรือทำให้เสียรูปในชุดของขั้นตอนต่างๆ ตัวอย่างการเปลี่ยนแปลงโทโพโลยีที่เก่าแก่แต่ได้รับความนิยมคือ รูปร่างคล้ายโดนัทสามารถเปลี่ยนเป็นถ้วยกาแฟได้ และในทางกลับกัน รูปร่างทั้งสองเหมือนกันในความหมายแบบคลาสสิก สสารทั้งหมดมีสถานะเป็นของแข็ง ของเหลว หรือก๊าซ
การเปลี่ยนสถานะเกิดขึ้นเมื่อสสารเปลี่ยนจากรูปแบบหนึ่งไปยังอีกรูปแบบหนึ่ง เช่น น้ำที่เป็นของเหลวกลายเป็นน้ำแข็ง โดยปกติเอฟเฟกต์ควอนตัมจะไม่มีบทบาทในการเปลี่ยนเฟสที่คุ้นเคยเหล่านี้ เนื่องจากถูกชะล้างออกไปโดยความผันผวนของความร้อน อย่างไรก็ตาม ที่อุณหภูมิต่ำมาก
การเปลี่ยนแปลงที่มากพอในสนามแม่เหล็กทำให้สื่อนำไฟฟ้า (ซึ่งถูกวัดด้วย) เปลี่ยนแปลงในปริมาณคงที่ ตัวอย่างเช่น การลดลงของความแรงของสนามแม่เหล็กในขั้นต้นทำให้สื่อนำไฟฟ้าเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า จากนั้นเพิ่มขึ้นสามเท่า เป็นต้นh/Ne 2โดยที่Nเป็นจำนวนเต็ม แต่เหตุใดจึงไม่ทราบขั้นตอน
จำนวนเต็มเหล่านี้
Thouless พบวิธีแก้ปัญหาที่เหมาะสมโดยพิสูจน์ว่าจำนวนเต็มเหล่านี้เป็นทอพอโลยีตามธรรมชาติ เขาแสดงให้เห็นว่าการทำความเข้าใจพฤติกรรมการรวมตัวของอิเล็กตรอนในชั้นฟิล์มบางที่นำไฟฟ้านั้นมีความสำคัญอย่างยิ่ง และวัสดุนี้อาจถูกมองว่าเป็นของไหลควอนตัมเชิงทอพอโลยี
ในของไหลดังกล่าว สื่อกระแสไฟฟ้าถูกอธิบายผ่านการเคลื่อนที่แบบรวมของอิเล็กตรอน และโทโพโลยีของพวกมันหมายความว่าการเปลี่ยนเฟสจะเกิดขึ้นที่ขั้นตอนคงที่ระวังช่องว่างในช่วงเวลาเดียวกัน Haldane กำลังศึกษาคุณสมบัติของสายโซ่ของอะตอมแม่เหล็ก
และความสมมาตรเข้ามามีบทบาทอย่างไร Haldane อ้างว่าโซ่แม่เหล็กจะมีคุณสมบัติที่แตกต่างกันโดยพื้นฐาน ขึ้นอยู่กับว่าอะตอมของแม่เหล็กนั้นเป็นเลขคู่หรือเลขคี่ กล่าวคือมีจำนวนเต็มหรือครึ่งจำนวนเต็มหมุน เขาแสดงให้เห็นว่าโซ่เลขคู่ (เลขจำนวนเต็ม) ถูกเรียงลำดับทอพอโลยี
(และสมมาตรผกผันยังคงไม่ขาดตอน) ในขณะที่โซ่เลขคี่ (เลขครึ่งจำนวนเต็ม) ไม่ใช่โทโพโลยี (และสมมาตรผกผันเสีย)แท้จริงแล้ว ในปี 1988 Haldane ค้นพบว่ามีช่องว่างของสปินในสเปกตรัมการกระตุ้นสำหรับสปินเชนจำนวนเต็ม ในขณะที่สปินเชนจำนวนเต็มครึ่งมีสเปกตรัมการกระตุ้นที่ไม่มีช่องว่าง
ในเวลานั้น เหตุผลของ Haldane ถูกตั้งคำถาม แต่หลังจากนั้นก็ได้รับการยืนยันจากการทดลอง งานนี้ยังช่วยหล่อหลอมความเชื่อมโยงระหว่างกลศาสตร์สถิติ ฟิสิกส์ควอนตัมหลายตัว และฟิสิกส์พลังงานสูง ซึ่งเป็นสาขาที่มีชุดเครื่องมือที่ใช้ร่วมกันขนาดใหญ่ของเทคนิคทางทฤษฎี
ทุกวันนี้ ฟิสิกส์ของสสารควบแน่นศึกษาเฟสโทโพโลยีที่หลากหลายอย่างสม่ำเสมอในวัสดุ 2 มิติและ 3 มิติ เช่นเดียวกับฉนวนทอพอโลยี ตัวนำยิ่งยวด และโลหะ แท้จริงแล้ววัสดุเหล่านี้ถือเป็นแนวหน้าสำหรับการใช้งานที่เป็นไปได้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์รุ่นต่อไป ดูวิดีโอวิทยาศาสตร์ 100 วินาทีของเรา
ด้านล่างเพื่อเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับแอปพลิเคชันดังกล่าวเช่นเดียวกับการสนับสนุนคำแถลงดังกล่าว นักฟิสิกส์ควอนตัมสามคนเสนอชื่อให้สภาคอมพิวเตอร์ ใกล้ศูนย์สัมบูรณ์ สสารจะเกิดเฟสใหม่ที่แปลกประหลาดและเอฟเฟกต์ควอนตัมจะเด่นชัดมาก ตัวอย่างที่ดีคือความต้านทานไฟฟ้าจะหายไปที่อุณหภูมิใกล้ศูนย์สัมบูรณ์ หรือการหมุนของกระแสน้ำวนใน
