Pas d’ondes gravitationnelles pour ce Nobel 2016 contrairement à ce que l’on aurait pu prédire. Le prix Nobel de physique 2016 a été attribué à David Thouless, Duncan Haldane et Michael Kosterlitz pour leurs recherches sur les transitions de phase topologiques ainsi que sur les phases topologiques de la matière.

Il s’agit d’un domaine de recherche très complexe qui concerne la façon dont la matière peut présenter des états étranges et imprévus. Le trio de scientifiques britanniques a utilisé des modèles mathématiques très pointus, leurs recherches permettent d’explorer des états plus exotiques de la matière et de les appliquer à l’étude de nouveaux matériaux.

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Les différentes phases de la matière. Les états les plus courants et familiers de la matière sont : l’état gazeux, liquide et solide. Mais à des températures extrêmement élevées ou extrêmement basses, il s’obtient des états plus exotiques, comme le plasma (très haute température). Crédits : NOBEL

David Thouless, Duncan Haldane et Michael Kosterlitz ont su expliquer les phénomènes étranges qui surgissent lorsque la matière passe d’un état à un autre, comme cela est le cas pour les supraconducteurs par exemple, ou encore les superfluides. Pour ce faire, ils ont utilisé un modèle mathématique basé sur la topologie, une branche des mathématiques qui étudie les propriétés des figures géométriques, indépendamment de la notion de mesure.

Ils ont donc pu poser les bases nécessaires pour comprendre le comportement de la matière à basse température ou en présence de champs magnétiques intenses et tout cela au sein de systèmes à deux dimensions (plats ou filiformes). Ils ont également pu comprendre les comportements générés par la présence de discontinuités topologiques.

Qu’est-ce que la topologie ?

La topologie des matériaux (pour être plus précis), domaine de recherche particulièrement mis en avant lors des Nobel, explique comment et pourquoi la conductivité électrique dans les couches les plus fines des matériaux change. Kosterlitz et Thouless ont étudié le comportement électrique des surfaces et de l’intérieur des matériaux à deux dimensions. Haldane a quant à lui étudié un matériau si mince qu’il pourrait être considéré comme étant unidimensionnel. Les membres du comité d’attribution des Nobel ont tenté de résumer la question complexe en utilisant un bagel, un bretzel et un sandwich.

En topologie, la forme ou la saveur de ces trois petits encas ne sont pas importantes : seul le nombre de trous compte.

David J. Thouless est né en 1934 à Bearsden (Ecosse) au Royaume-Uni, et a obtenu son doctorat en 1958 à l’Université Cornell aux États-Unis. Il enseigne actuellement à l’Université de Washington, à Seattle.

F. M. Duncan Haldane est né en 1951 à Londres. Il a obtenu son doctorat en 1978 à Cambridge, également au Royaume-Uni, et enseigne maintenant à l’Université de Princeton aux États-Unis.

J. Michael Kosterlitz, né en 1942 à Aberdeen (Ecosse), a reçu son doctorat en 1969 à l’Université d’Oxford et enseigne actuellement à l’Université Brown aux États-Unis.

Le prix Nobel de physique comprend un prix en espèces d’une valeur d’environ 833’000 euros : la moitié de la somme revient à Thouless et le restant à Haldane et Kosterlitz.

Source : Nobelprize.org

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