جایزه نوبل فیزیک امسال در دو قسمت به دیوید تولس از دانشگاه واشنگتن و بطور اشتراکی به دونکان هالدین از دانشگاه پرینستون و مایکل کاستلریتز از دانشگاه براون اعطا خواهد شد.

این دانشمندان توانستند رفتار کاملا غیرمنتظره‌ای از مواد جامد را کشف کنند و از چارچوب متاماده برای توضیح این ویژگی‌های عجیب استفاده کردند. این کشف، راه را برای طراحی مواد جدید با انواع ویژگی‌های بدیع هموار کرد.

برندگان امسال درک جدیدی از جهانی ناشناخته ارائه کردند که در آن ماده می‌تواند حالت‌ها عجیب بگیرد. آن‌ها از روش‌های پیشرفته ریاضیاتی برای بررسی فازها یا حالت‌های غیرعادی ماده مانند ابرخازن‌ها، ابرسیالات یا فیلم‌های مغناطیسی نازک استفاده کردند.

هر سه دانشمند از مفاهیم توپولوژیکی در فیزیک استفاده کردند. توپولوژی شاخه از ریاضیات است که ویژگیهایی را توصیف می‌کند که فقط به شکل گام به گام تغییر می‌کنند. آن‌ها با استفاده از توپولوژی به عنوان یک ابزار توانستند دستاورد شگفت‌انگیزی را به دنیا نمایش دهند.

در سال ۱۹۷۰، کاسترلیز از دانشگاه براون در پراویدنس رود آیلند و تولس نیز به عنوان استاد ممتاز در دانشگاه واشنگتن در سیاتل، از علم توپولوژی در فیزیک به منظور از میان بردن یک تئوری مرسوم و متدوال در فیزیک استفاده کردند که بر مبنای آن گفته می‌شود ابررسانایی یا ابرشارگی نمی‌تواند در لایه‌های نازک رخ دهد. گفتنی است که توپولوژی زیرشاخه‌ای از ریاضیات است که به تشریح خواصی می‌پردازد که تنها به صورت پله‌ای تغییر می‌کنند. کمیته‌ی نوبل در بیانیه‌ای اعلام کرده‌اند:

آنها نشان دادند که ابررسانایی در دماهای پایین هم می‌تواند رخ دهد و همچنین مکانیزم گذار فاز را نیز توضیح دادند که این مکانیزم باعث می‌شود تا ابررسانایی در دماهای بالاتر ناپدید شود.

آنها در بخش دیگری افزوده‌اند:

 سپس در سال‌های دهه‌ی ۱۹۸۰، تولس موفق به توضیح آزمایشی با لایه‌‌های بسیار نازکی از یک رسانای الکتریکی شد که میزان هدایت آنها به صورت گام‌هایی از اعداد صحیح اندازه‌گیری شده بود. وی توانست نشان دهد که این اعداد صحیح به صورت طبیعی از نوع توپولوژیک بوده‌اند.

تقریبا در همان زمان، هالدین که در حال حاضر ۸۲ سال دارد و استاد فیزیک در دانشگاه پرینستون است، از مفاهیم توپولوژیک برای درک خواص زنجیره‌ای از آهن‌رباهای کوچک موجود در برخی از مواد استفاده کرد.

به گفته‌ی کمیته‌ی نوبل، آنها امیدوار هستند که این پژوهش دارای کاربردهایی در نسل جدید قطعات الکترونیکی و ابررساناها داشته باشد یا اینکه بتواند در کامپیوترهای کوانتومی آینده استفاده شود. برندگان امسال، به صورت مشترک مبلغی به اندازه‌ی ۸ میلیون کرون (۹.۳ میلیون دلار) را دریافت می‌کنند.