Mabel González
El Nobel de Física de este año premió a tres científicos británicos por revelar los secretos de la denominada materia exótica, lo que ha creado nuevas perspectivas en el desarrollo de materiales innovadores y podría tener aplicaciones futuras en la nueva generación de la electrónica.
El fallo de la Real Academia de las Ciencias Sueca reconoció "los descubrimientos teóricos de transiciones de fase topológicas y las fases topológicas de la materia" de David Thouless, Duncan Haldane y Michael Kosterlitz.
Las transiciones de fase ocurren cuando la materia cambia de fase como, por ejemplo, cuando el hielo se derrite y se convierte en agua o el agua se evapora. Jordi Sort, de la U. Autónoma de Barcelona, señaló al diario ABC de España que las transiciones de la fase topológica es un fenómeno cuántico "predicho teóricamente por los galardonados por el Nobel a principios de 1970 y que se ha ido demostrando con experimentos diversos en años posteriores". Se trata, en efecto, de estados de la materia en el mundo de lo pequeño o lo cuántico, "que ocurren en ciertas agrupaciones de átomos", dijo Sort.
Posibilidades
Los hallazgos de estos británicos abren la puerta a un mundo "desconocido" en el que la materia puede asumir estados extraños. Es un trabajo "pionero" en el que resultó decisivo el uso de métodos matemáticos avanzados procedentes del campo de la topología, que describe propiedades que sólo cambian de forma gradual, resaltó la Real Academia de las Ciencias Sueca.
Un pretzel para explicar
Se trata de un premio difícil de comprender para los desentendidos en la materia, quizás por eso el físico Thors Hans Hansson recurrió, durante la rueda de prensa, a un muffin, un bagel y un pretzel, que sacó de una bolsa, para explicar los fundamentos del premio a través de la ausencia o el número de agujeros de cada pieza de panadería.
Durante mucho tiempo, los científicos habían creído que las fluctuaciones térmicas destruían cualquier tipo de orden en el mundo de dos dimensiones, incluso a la temperatura de cero absoluto (-273 grados celsius), por lo que sin fases ordenadas no eran posibles las transiciones entre ellas, explicó la organización del Nobel.
La nueva formulación
La cooperación que Thouless y Kosterlitz iniciaron a principios de los 70 culminó en una comprensión nueva de esas transiciones. Se considera uno de los hallazgos más importantes en la teoría de la física de la materia condensada del siglo XX.
La transición Kosterlitz-Thouless (KT) -también conocida como BKT por el ya fallecido físico soviético Vadim Berezinskii- no es una fase ordinaria, sino una en que el papel central lo desempeñan pequeños vórtices en el material plano: a bajas temperaturas forman uniones estrechas en parejas; cuando suben, ocurre una transición.
Esa teoría vale para el campo de la materia condensada y para otras áreas como la física atómica o la mecánica estadística.
Reto a teoría mecánica
Una década más tarde, Thouless y Haldane presentaron nuevos trabajos que desafiaban hipótesis previas, como la teoría mecánica cuántica para determinar qué materiales conducen electricidad. Thouless demostró en 1983 que era necesaria una nueva formulación, en la que los conceptos topológicos eran vitales a bajas temperaturas y en campos magnéticos fuertes; una conclusión similar a la que llegó Haldane al mismo tiempo al analizar cadenas atómicas magnéticas. Y en otro estudio contemporáneo, este último descubrió también el primer ejemplo de un nuevo tipo de material topológico, que ahora es un campo de investigación dinámico de la física de materia condensada.
Nacido en 1934 en la localidad británica de Bearsden, David Thouless se doctoró por la U. de Cornell (EE.UU.), y en la actualidad es profesor emérito de la de Washington.
Duncan Haldane (Londres, 1951) es licenciado por Cambridge y ejerce en la actualidad en la U. de Princeton (EE.UU.), mientras que su colega Michael Kosterlitz (Aberdeen, Reino Unido, 1942) se formó en Oxford y enseña en la también estadounidense Universidad de Brown.
¿Qué es la topología?
Según recogió el diario El País de España, los científicos premiados por el Nobel pusieron las bases de una nueva rama de la física que estudia hoy los estados topológicos: la topología, que se dedica a indagar qué propiedades de los cuerpos geométricos no cambian cuando los deformamos de manera suave, explicó el investigador Ramón Aguado, del Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid.
la década 1970
en que los galardonados predijeron teóricamente las transiciones de la fase topológica. 1980
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