Нобелевская премия по физике — 2016

Нобелевскую премию по физике в 2016 году вручили Дэвиду Таулессу, Дункану Халдейну и Майклу Костерлитцу «за теоретические открытия топологических фазовых переходов и топологических фаз материи». Мы попросили прокомментировать это событие доктора физико-математических наук Дмитрия Хохлова.

Топология материи — это довольно сложная теоретическая наука. Работы, за которые была присуждена Нобелевская премия, были сделаны еще в 70-е годы XX века. Костерлитц и Таулесс предложили теоретическую модель, описывающую свойства тонких пленок сверхпроводников и сверхтекучего гелия. Еще одно имя, которое обязательно нужно назвать в связи с этими исследованиями, — Вадим Львович Березинский, он внес очень большой вклад в эту деятельность. Он являлся выпускником физического факультета МГУ, выпускником аспирантуры МИФИ. Его основополагающие работы в этом направлении были опубликованы на 2–3 года раньше работ Костерлитца и Таулесса. Тот переход, за который фактически дана Нобелевская премия, во всех статьях называется переходом Березинского — Костерлитца — Таулесса. Но Вадим Львович, очень сильный физик, к сожалению, скончался еще в 1980 году. Последние годы жизни он работал в Институте теоретической физики имени Ландау.

За что дана эта премия? За исследования вихревых состояний в тонких пленках сверхпроводников, сверхтекучего гелия, а также в халдейновских магнетиках — это одномерные магнитные структуры. Магнетизм и сверхтекучий гелий достаточно далеки друг от друга по физическим свойствам и по способам описания этих свойств, но тем не менее некое общее направление имеется: это вихревые структуры. Эти вихревые структуры определяют свойства многих объектов — например, поперечная вязкость в сверхтекучем гелии определяется именно ими. В конечном итоге разрушение сверхпроводимости в магнитном поле или при увеличении температуры так или иначе связано с возникновением вихрей. Для тонких пленок сверхтекучего гелия и сверхпроводников эта теория дала очень правильные и точные описания, предсказания того, что должно произойти.

Где и как это может быть применено? Однозначно сказать пока трудно, хотя вполне вероятно, что эти работы будут активно использоваться в каких-то практических приложениях. Тем не менее это, безусловно, очень важные фундаментальные знания. Халдейновские магнетики, переход Березинского — Костерлитца — Таулесса — это постоянно слышимые термины на всех крупных международных конференциях по физике конденсированного состояния. Эти достижения апробированы временем. Это уже стало классикой, и те, кто получил премию, очень известные ученые. Их достижения не ограничиваются работами, за которые была присуждена Нобелевская премия. Например, Дэвид Таулесс знаменит еще и тем, что внес в конце 1970-х годов очень большой вклад в другую науку, которая связана с неупорядоченными системами, — так называемую скейлинговую теорию локализации.