نوبل الفيزياء يتقاسمها ثلاثة بريطانيين

حصل ثلاثة علماء بريطانيين على جائزة نوبل للفيزياء لهذا العام بفضل نتائج بحوثهم التي فتحت آفاقًا جديدة في تطوير مواد مبتكرة، وفي الفهم النظري للأسرار الغامضة للمادة.

لندن: مُنح نصف جائزة نوبل الفيزياء للعام 2016 إلى ديفيد جي. ثاولس، ويتقاسم النصف الثاني دنكان أم. هالدين وجي. مايكل كوسترليتز على أبحاثهم العلمية في حالات المادة وخصوصًا مراحل تحول خصائصها الهندسية وعلاقاتها المكانية.&

وقال غونار إنغلمان، السكرتير العام للجنة نوبل، إن بحوث العلماء الثلاثة ريادية بحق لأن المعني بمجال الفيزياء لم يكن يفكر بهذه المفردات، وحين طرحوا افكارهم لم يتوقع أحد أنها يمكن ان تُستخدم في الممارسة العملية.&

ثقب.. ثقبان..

أضاف أن بحوثهم متقدمة رياضيًا، ولا يستطيع كثيرون أن يتابعوا باستفاضة ما حققوه. وبعد سنوات، فهم أشخاص أكثر فأكثر الإطار النظري، ثم في مختبرات البحث، وبدأوا يجرون تجارب وأخذوا يلاحظون ظواهر كهذه. وأحدث هذا انفجارًا في حقل الفيزياء، وشهد العقد الماضي الكثير من التجارب التي أظهرت هذه النتائج والأهمية البالغة لمفهوم الطوبولوجيا في الفيزياء، أي الدراسة الرياضية لخواص المادة التي تبقى المادة محافظة عليها خلال تغيير شكلها وليّها ومطها.&

أوضح إنغلمان المختص بالفيزياء دون الذرية في حديث لموقع لوكال الإخباري أن هناك فكرتين مهمتين في علم الطوبولوجيا: الأولى أن الأشياء لا تتغير إلا على خطوات، وبالتالي فإن كعكة القرفة تكون بلا ثقوب، والكعكة المملحة ذات ثقبين، ويستطيع المرء أن يرى هذا فورًا وأن يتعرف إلى كعكة القرفة لأنها بلا ثقب، والى الكعكة المملحة لأن فيها ثقبين.

ذرة منفردة

لكن هذا يوضح الجانب الآخر من الطوبولوجيا، وهو أنك بالنظر إلى جزء صغير واحد من المنظومة، لا تستطيع ان ترى هذه الخاصية، وعليك أن تنظر إلى المنظومة كلها. وحينذاك، سترى أن هذه بلا ثقوب وتلك بثقب والأخرى بثقبين، وهذا يوضح ما يصح أيضًا في عالم الفيزياء الكمية الذي يدرسه العلماء الثلاثة، وهو أن المنظومة تعمل بصفتها كلًا واحدًا.&

لا يمكن اشتقاق هذه الخواص بالنظر إلى ذرة منفردة فقط أو إلكترون منفرد في المنظومة، بل يتعين أن يكون لديك وصف رياضي نظري للمنظومة بأكملها. وعندئذ، ترى هذه الخواص الطوبولوجية التي تنسجم مع عدم وجود ثقوب أو وجود ثقب واحد أو ثقبين، وهكذا دواليك.&

قلبا النظرية

جاء في البيان الصحافي الذي أصدرته لجنة نوبل أن مايكل كوسترليتز وديفيد ثاولس قلبا في اوائل سبعينيات القرن الماضي النظرية التي كانت متداولة بأن الموصلية الفائقة يمكن أن تحدث في درجات حرارة منخفضة، وفسرا أيضًا الآلية والتحول المرحلي الذي يجعل الموصلية الفائقة تختفي في درجات حرارة أعلى.&

في الثمانينيات، تمكن ثاولس من شرح تجربة سابقة بشرائح رقيقة جدًا ذات موصلية كهربائية، حُسبت فيها درجة التوصيل بدقة على أنها خطوات عددية.

وأظهر أن هذه الأعداد طوبولوجية في طبيعتها. وفي الوقت نفسه تقريبًا، اكتشف دنكان هالدين كيف يمكن استخدام المفاهيم الطوبولوجية لفهم خواص سلاسل المغناطيسات الصغيرة التي نجدها في بعض المواد. &

إلى عالم مجهول

أضاف البيان أن الفائزين الثلاثة فتحوا الباب على عالم مجهول، حيث يمكن أن تكتسب المادة حالات غريبة. واستخدموا طرقًا رياضية متقدمة لدراسة الأطوار أو الحالات الغريبة للمادة مثل الموصلات الفائقة والمائعات الفائقة والأفلام المغناطيسية الرقيقة.

وبفضل عملهم الريادي، يجري البحث الآن عن حالات جديدة وغريبة يمكن أن ترتديها المادة. ويأمل كثيرون في إيجاد تطبيقات عملية لاحقًا في علم المواد وعلم الالكترونيات على السواء.&

العلماء الثلاثة بريطانيون كلهم، ويقيمون في الولايات المتحدة. فان كوسترليتز من مواليد أبردين في اسكتلندا، وهالدين من مواليد لندن، وثاولس من مواليد بيرسدن في اسكتلندا أيضًا.

أعدت "إيلاف" هذه المادة عن موقع لوكال الاخباري على الرابط الآتي:

https://www.thelocal.se/20161004/live-swedens-nobel-prize-in-physics-2016
&