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물리학 자 3 명은 오늘 재료의 표면에 대한 이국적인 양자 상태에 대한 이해를 다시 작성하여 물리학 상을 수상했습니다. 그들의 연구는 표면을 포함한 공간적 특성에 대한 수학적 연구 인 토폴로지에 이러한 시스템을 연결함으로써 초전도체와 초 유체의 동작을 설명한다.
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상금의 절반은 시애틀에있는 워싱턴 대학교의 물리학자인 David J. Thouless에게, 나머지 절반은 Brown University의 물리학 자 J. Michael Kosterlitz와 Princeton University의 물리학 자 F. Duncan M. Haldane으로 나뉘어 질 것입니다. 세 사람 모두 영국에서 태어 났고 나중에 미국으로 이사했습니다.
초전도체는 전기 저항없이 전류를 운반 할 수있는 재료입니다. 과학자들은 20 세기 초에 처음으로 그것들을 묘사했다. 세기 중반까지 그들은 얼마나 많은 초전도기가 행동하는지에 대한 양자 기반 이론을 개발했습니다. 그러나 퍼즐은 남아 있었다.
예를 들어, 1980 년 실험 물리학 자 클라우스 폰 클리 징 (Klaus von Klitzing)은 양자 홀 효과를 발견했습니다. 이는 절대 제로에 가깝게 냉각되고 강한 자기장에 배치 될 때 평평한 재료 시트의 컨덕턴스가 계단적 인 방식으로 변할 때 이상한 재료 시트의 컨덕턴스 인 이상한 현상을 발견했습니다. 자기장이 변함에 따라 재료의 컨덕턴스는 가치에서 값으로 이동합니다. 당시 물리학 자들은 그 행동을 설명 할 수 없었습니다.
몇 년 후, Thouless는 양자 이론을 토폴로지에서 빌린 개념과 결합하여 양자 홀 효과를 설명했습니다. 이 수학 분야는 물체가 비틀거나 변형되었지만 찢어지지 않은 경우에도 일정하게 유지되는 물체의 특성을 연구합니다. 예를 들어, 도넛과 그림 프레임은 다르게 나타나지만 각각 중앙에 구멍이 하나 있기 때문에 토폴로지로 동일합니다. 중요하게도, 물체는 정수 수의 구멍 만 가질 수 있습니다. 예를 들어, 구멍과 절반은 결코 0, 하나 또는 2 개입니다. 마찬가지로, Thouless는 전도성 재료 내부의 전자가 개별 실체로 볼 수 없다는 것을 깨달았습니다. 대신 그들은 컨덕턴스의 정수 값 만 제로, 1 ~ 2 개이지만 절반은 절대 절대로받을 수있는 단일 컬렉션으로 접근해야했습니다. Thouless, Haldane 및 Kosterlitz는 Topology에서 이와 같은 개념을 빌려서 박막 및 1 차원 물체 (예 :원자 사슬)에서 양자 재료에 대한 수학적 설명을 개척했습니다.
이 작업은 이후 자기 테이프에서 양자 컴퓨터에 이르기까지 이종 시스템에 적용되었습니다. “이 세 과학자들의 돌파구는 많은 재료 시스템의 특성을 이해하고 계산하는 데 큰 진전을 이루었습니다. 제 자신의 경우에는 컴퓨터 하드 드라이브가 정보를 저장하는 데 25 년간의 연구를 시작했습니다.”라고 University College London의 물리학자인 Steve Bramwell은 Guardian과의 인터뷰에서 말했습니다. Haldane은 오늘 아침 이러한 응용 프로그램 중 일부를 암시했습니다. “다른 사람들이라면, 나는 매우 놀랐습니다. 그리고 매우 만족했습니다.”라고 그는 말했습니다. “이 원래 작품을 기반으로하는 엄청난 새로운 발견이 현재 일어나고 있습니다.”
.소위 토폴로지 절연체에 대한 작업을 포함하여 이러한 발견에 대한 자세한 내용은 Natalie Wolchover의 기사“을 읽으십시오. 역설적 결정 배플 물리학 자 .”
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