Nobelprijs Natuurkunde voor topologische faseovergangen

Het onderzoek waar Kosterlitz en Thouless voor zijn beloond, deden ze in de vroege jaren 70. Het werk bouwde voort op de theorieën van onder meer Lev Landau en Richard Feynmann over supergeleiding en superfluïditeit. Deze verschijnselen werden in die tijd beschouwd als drie-dimensionale fenomenen: de bestaande theorieën hadden geen goede verklaring voor deze fenomenen in atoomdunne lagen. Kosterlitz en Thouless lieten met hulp van geavanceerde wiskundige methoden zien dat superfluïditeit en later supergeleiding wel degelijk in dunne lagen kan optreden. Zij verklaarden supergeleiding in dunne films met een faseovergang, waarbij paren wervels in de lagen ontstaan. Hierdoor werd ook duidelijk waarom dit fenomeen bij hogere temperaturen verdwijnt. Later, in de jaren 80, borduurde Haldane voort op dit werk. Ook hij gebruikte topologie, onder meer om kettingen van magnetische atomen in materialen te verklaren. Cristiane de Morais Smith (UU) werkt met Haldane samen in een project naar interactie tussen topologische isolatoren: "Hij heeft een verhelderende manier van het benaderen van een probleem. Sinds november werken we samen in een project. Als iemand de prijs verdient, dan is hij het. Hij is een visionair, hij heeft diep inzicht in de natuurkunde."

De Britse Nigel Hussey, directeur van het magnetenlaboratorium HFML in Nijmegen: "Ja, zij verdienen de prijs. Tot mijn vreugde zijn het alle drie Britten, al werken ze in Amerika. Zij zijn de godfathers van topologie in de fysica van gecondenseerde materie. De onderwerpen van hun onderzoek – supergeleiding, topologie en magnetisme – zijn onderwerpen waar wij in ons laboratorium nog dagelijks aan werken."   

Ook Hans Mooij, die in Delft werkt aan supergeleidende qubits en draden, noemt de prijs geen verrassing: "Vooral Thouless had ik al heel lang verwacht. Een echte theoreet. Je kan hem zien als de grondlegger van de mesoscopische fysica."

Fysicus Erik van Heumen van de Universiteit van Amsterdam: "Ik ben blij met een Nobelprijs voor dit onderwerp. Ik doe onderzoek aan supergeleiding in gelaagde systemen en hoge temperatuur supergeleiding, en daarin werk ik dagelijks met de theorieën van deze drie grootheden. Allerlei hippe onderwerpen in de natuurkunde, zoals topologische isolatoren, hebben hun wortels in hun werk. Volkomen terecht dus, en ook fijn dat de Nobelprijs dit keer naar dit soort keimoeilijke wiskunde gaat."

De fysici hopen allemaal dat deze Nobelprijs de opmaat is voor een tweede Nobelprijs voor het vakgebied, bijvoorbeeld voor topologische isolatoren. Thouless krijgt de helft van de prijs, Haldane en Kosterlitz delen de andere helft. De uitreiking van de prijs is traditiegetrouw op 10 december, de sterfdag van Alfred Nobel.

Meer informatie
Vrijdag 7 oktober organiseert de KNAW de Avond van de Nobelprijzen, met uitleg over het onderzoek dat in de prijzen is gevallen dit jaar (natuurkunde, scheikunde, geneeskunde en literatuur). De bijeenkomst is in de Openbare Bibliotheek Amsterdam. Verdere informatie
Voor meer informatie over deze en de andere Nobelprijzen 2016.