المحتوى الرئيسى

جائزة نوبل تمنح لثلاثة علماء نظير أعمالهم في الطوبولوجيا

10/06 21:56

تظهر الصورة البروفيسور ثورز هانز هانسون Thors Hans Hansson في شرح توضيحي، بعد الكشف عن الفائزين بجائزة نوبل في الفيزياء، في الأكاديمية السويدية الملكية للعلوم في ستوكهولم، السويد، الثلاثاء 4 تشرين الأول/أكتوبر 2016، التي فاز بها في الفيزياء كل من ديفيد ثاوليس ودانكن هالدين ومايكل كوستيرليتز. حيث تمدح لجنة نوبل الفائزين بجائزة الفيزياء لاكتشافاتهم في مجال انتقالات الطور الطوبولوجي والأطوار الطوبولوجية للمادة. 

المصدر: Anders Wiklund /TT via AP

ما وجه الشبه بين قطعة الدونات وفنجان قهوة؟ ساعدت الإجابة ثلاثة علماء بريطانيين ليفوزوا بجائزة نوبل في الفيزياء الثلاثاء الماضي. إن عملهم يمكن أن يساعد في جعل أجهزة الكمبيوتر أكثر قوة والحصول على مواد محسنة في مجال الإلكترونيات.

كرم كل من ديفيد ثاوليس David Thouless ودانكن هالدين Duncan Haldane ومايكل كوستيرليتز Micahel Kosterlitz، الذين يعملون الآن مع الجامعات في الولايات المتحدة، تقديرا للعمل الذي قاموا به في سبعينيات القرن الماضي وثمانينياته الذي سلط الضوء على الحالات الغريبة من المادة.

 قالت الاكاديمية الملكية السويدية للعلوم: "أنتجت اكتشافاتهم نتائج رائدة في الفهم النظري لأسرار المادة وأوجدت آفاق جديدة في تطوير مواد مبتكرة".

ثاوليس ذو 82 عاماً هو أستاذ فخري في جامعة واشنطن، وهالدين هو أستاذ الفيزياء في جامعة برينستون في ولاية نيو جيرسي، وكوستيرليتز هو أستاذ الفيزياء في جامعة براون في بروفيدانس، رود آيلاند، وحاليا محاضر زائر في جامعة آلتو في هلسنكي.

قسمت الجائزة وهي ثمانية مليون كرون أو 930,000 دولار نصفين، يذهب الأول لثاوليس و الثاني لكل من هالدين وكوستيرليتز معاً. ودرس الباحثون حالات غريبة من المواد مثل الموصلية الفائقة، وهي قدرة المواد على توصيل الكهرباء دون مقاومة، وحالات أخرى مثل السوائل الفائقة و الطبقات المغناطيسية الرقيقة جداً.

تمثل عملهم على مجال من الرياضيات المجردة يسمى الطوبولوجيا، الذي يعرض طريقة معينة لوصف بعض خواص المادة. في هذا المجال، فإن قطعة دونات وكوب القهوة هي أساسا نفس الشيء لأن كل واحد منهما يتضمن على وجه التحديد فتحة واحدة. وتصف الطوبولوجيا الخصائص التي لا يمكن أن تتغير إلا في خطوات كاملة. لا يمكنك الحصول على نصف فتحة.

تقول الأكاديمية: "باستخدام الطوبولوجيا كأداة، تمكنوا من إذهال الخبراء".

على سبيل المثال، في سبعينيات القرن الماضي، أظهر ثاوليس وكوستيرليتز أن طبقات رقيقة جدا من المواد -وبشكل رئيسي تلك التي تحتوي بعدين فقط بعدين بدلا من ثلاث- يمكن أن تخضع لتغييرات جوهرية المعروفة باسم انتقالات الطور phase transitions. وأحد الأمثلة على ذلك هو عندما تبرد مادة ما بما يكفي فإنها تبدأ بإظهار الموصلية الفائقة.

واعتقد العلماء ان تغيرات الطور مستحيلة في البعدين فقط، ولكن الرجلين أظهرا أن التغيرات تحدث وأنها متجذرة في الطوبولوجيا. قال سانكار داس سارما، وهو فيزيائي في جامعة ماريلاند في كوليج بارك: "كانت هذه طريقة جديدة تماما للنظر في أطوار المادة، والآن أينما نظرنا نرى الطوبولوجيا تؤثر في العالم المادي كله ".

كرم هالدين للدراسات النظرية لسلاسل من الذرات المغناطيسية التي تظهر في بعض المواد. وقال انه علم عن الجائزة من خلال مكالمة هاتفية في الصباح الباكر. قال هالدين: "كانت فكرتي الأولى أن شخصاً ما قد مات"، وقال لوكالة أسوشيتد برس: "ولكن بعد ذلك كانت سيدة بلكنة سويدية على الخط، وكان ذلك غير متوقعا." 

وكان كوستيرليتز صاحب الجنسيتين الأمريكية والبريطانية قد علم بالخبر عندما كان في مرآب للسيارات أثناء توجهه لتناول الغداء في هلسنكي. وقال للوكالة: "مازلت مبهوراً قليلاً. مازلت أحاول استيعاب الأمر"

وقال عضو لجنة نوبل ديفيد هافيلاند كانت جائزة هذا العام أكثر حول الاكتشافات النظرية على الرغم من أنها قد تؤدي إلى التطبيقات العملية. وتابع: "جاء هؤلاء العلماء نظرياً بوصف لهذه المواد باستخدام الأفكار الطوبولوجية، التي أثبتت أنها مثمرة للغاية وأدت إلى الكثير من البحوث الجارية حول خصائص المواد".

أجاب هالدين المسرور جدا على العديد من الأسئلة عن طريق اتصال هاتفي من الصحفيين الذين يغطون حفل نوبل، وقال أنه وزملاؤه الحائزين على الجائزة "تعثروا" بتلك الاكتشافات التي من شأنها أن تجلب لهم الاعتراف العالمي بعد عقود من الزمن وقال أن تلك هي حال الكثير من الاكتشافات الجديدة.

في سبعينيات القرن الماضي تمكن كوستيرليتز وثاوليس من قلب النظرية السائدة في تلك الفترة والتي تقول أن الموصلية الفائقة والسيولة الفائقة لا يمكن أن تحدثا في الطبقات الرقيقة، وأظهرا أن الموصلية الفائقة يمكن أن تحدث في طبقات رقيقة وذلك في درجات حرارة منخفضة وشرحوا آلية ذلك و انتقالات الطور التي تجعل الموصلية الفائقة تختفي عند ارتفاع درجات الحرارة. 

Comments

عاجل