جایزه نوبل فیزیک ۲۰۱۶ دقایقی پیش به سه انگلیسی اهدا شد

جایزه نوبل قطعا ارزشمندترین جایزه ای است که یک دانشمند می تواند به پاس زحماتش دریافت کند. به رسم معمول و همیشگی، برندگان نوبل هر سال در اکتبر معرفی می شوند. دیروز اولین جایزه ی نوبل ۲۰۱۶، یعنی نوبل پزشکی به یک دانشمند ژاپنی به نام یوشینوری اُسومی و به پاس کشف مکانسیم خودخواری (اتوفاژی) اهدا شد. اما امروز روز فیزیک بود. دقایقی پیش، جایزه نوبل فیزیک ۲۰۱۶ به تولس، هالدین و کاسترلیتز اهدا گردید. با دیپ لوک همراه باشید…

جایزه نوبل فیزیک از سال ۱۹۰۱ تا ۲۰۱۵ به ۲۰۱ برنده و طی ۱۰۹ مراسم اهدا شده است و حالا در سال ۲۰۱۶، صدو دهمین نوبل فیزیک به دیوید جی تولس (David J. Thouless)، دانکن هالدین (F. Duncan M. Haldane) و مایکل کاسترلیتز (J. Michael Kosterlitz) اهدا شد. نول فیزیک ۲۰۱۶ به دلیل پژوهش در اکتشافات نظری انتقال فازهای توپولوژیکی و فازهای توپولوژیکی ماده به این سه دانشمند رسید. البته سهم آنها از نوبل فیزیک ۲۰۱۶ به یک اندازه نبود. بلکه تولس، هالدین و کاسترلیتز به ترتیب ۱/۲، ۱/۴ و ۱/۴ این جایزه را از آن خود کردند.

نتایج اولیه ی بالا از سایت رسمی جایزه نوبل و توضیحات تکمیلی زیر از سایت های معتبر رویتزر، واشنگتن پست و گاردین استخراج شده است.

ویدئوی مراسم اعلام اسامی برندگان جایزه نوبل فیزیک ۲۰۱۶ توسط کمیته نوبل

توپولوژی و انتقال فاز توپولوژیکی؟

تولس، هالدین و کاسترلیتز، حالات عجیبی از ماده را کشف کرده اند که منجر به پیشرفت هایی بزرگی در الکترونیک شده و به تحقق کامیپوتر کوانتومی در آینده بسیار کمک خواهد کرد. هسته ی اصلی کار این سه دانشمند، توپولوژی بود، یعنی شاخه ای از ریاضیات که شامل تغییرات گام به گام، مثلا ایجاد یک سری حفره در یک شی، است.  ما به تغییر فاز را زمان تغییر حالت جامد به مایع و به گاز به وضوح می بینیم، اما مواد می توانند تحت تغییرات گام به گام توپولوژیکی قرار بگیرند که ویژگی های الکتریکی آنها را تحت تاثیر قرار می دهد. شاید مهم ترین مثال در این زمینه، ابررساناست که در دماهای پایین، جریان الکتریکی را بدون مقاومت، هدایت می کند.

اکثر مواد در حالت هایی قرار دارند که ما هر روزه می بینیم: گاز، مایع، جامد؛ اما در دماهای بسیار زیاد یا بسیار کم، ماده می تواند رفتارهای عجیب و غریبی از خود نشان دهد. سه برنده امسال نوبل فیزیک، مدلسازی ریاضیاتی پیشرفته ای را برای اثبات برخی از ویژگی های عجیبی که در حالت های غیرعادی ماده، دیده می شوند، استفاده کردند. لایه های سرد، اما تخت اتمی را می توان به صورت دو بعدی در نظر گرفت و می توان ابررساناها و ابرسیال ها را در آنها پیدا کرد.

با استفاده از توپولوژی، میتوان تغییرات گام به گام یک شی را بررسی کرد. در این تغییرات گام به گام، برخی از ویژگی های ماده با کشیده شدن، پیچ خوردن یا تغییر شکل شی، تغییر نمی کنند. (توجه کنی تغییراتی که طی آنها، شی، چند تکه شود، توپولوژیکی نیستند). تولس، هالدین و کاسترلیتز با استفاده از توپولوژی به کشف رفتارها و حالت های عجیب ماده کمک کردند. از نظر توپولوژیکی، یک رولت، یک دونات و یک نان گره شکل، فقط به وسیله ی تعداد حفره هایی که دارند، از یکدیگر تمیز داده می شوند. اگر حفره های یک شی، از یک به دو تغییر کند؛، گفته می شود که یک انتقال فاز توپولوژیکی اتفاق افتاده است. در جهان توپولوژیکی، تغییر از یک رسانای معمولی به یک ابررسانا را می توان هم ارز تغییر از یک دونات به یک رولت تصور کرد.

در دهه ی ۱۹۷۰، کاسترلیتز و تولس، وجود ابررسانایی و ابرسیالی را در لایه های نازکی، مدلسازی کردند، در حالیکه نظریه ها، وجود چنین ساختارهایی را غیرممکن می دانستند. آنها ثابت کردند که ابررسانایی می تواند در دماهای پایین، رخ دهد و همچنین مکانیسم آن را نیز، که انتقال فاز نام دارد، توضیح دادند که باعث می شد ابررسانایی در دماهای بالاتر، ناپدید شود. در دهه ی ۱۹۸۰، هالدین، کشف کرد که چگونه مفاهیم توپولوژیکی می توانند برای درک ویژگی های زنجیره های آهنرباهای کوچکی که در برخی مواد، دیده می شدند، استفاده شوند.

تماس جادویی!

به رسم همیشگی، پس از اعلام اسامی برندگان از سوی کمیته نوبل، با هریک از برندگان، تماس گرفته می شود. از آنجایی که ساعت محلی سوئد (محل آکادمی نوبل) با ساعت محلی مکان برندگان، تفاوت دارد، در برخی موارد، اتفاقات جالبی در مورد این تماس، رخ داده است. بری مارشال در یک آبجوفروشی استرالیایی، این تماس را پاسخ داد. آمارتیا سن، صدای زنگ تماس نوبل را ساعت ۵ صبح شنید. گونتر گرس در مطب داندانپزشکی یا این تماس مواجه شد. پیتر هیگز معروف، در روز برنده شدنش، حتی در دسترس نبود و در نهایت خبر برنده شدنش را از همسایه اش شنید! امسال این تماس با پروفسور دانکن هالدین برقرار شد. او گفت: “من هم مثل تمام برندگان دیگر، شگفت زده و البته بسیار خوشحال شدم. تکنولوژی های زیادی با تکیه بر کار اولیه ی ما، در حال توسعه است.”

امواج گرانشی همچنان باید منتظر بمانند!

بسیاری از کارشناسان جایزه نوبل فیزیک ۲۰۱۶ را برای بزرگترین کشف فیزیکی امسال، یعنی یافتن امواج گرانشی، پیش بینی کرده بودند، اما این پیش بینی ها درمورد این کشف تازه، درست از آب درنیامد و جایزه ی امسال به پژوهش قدیمی تر کاسترلیتز و تیولس و هالدین در دهه های ۱۹۷۰ و ۱۹۸۰ رسید.