Nobelprijs Fysica voor kaneelbroodje, pretzel en bagel?

04/10/16 om 15:49 - Bijgewerkt om 15:52

Drie Britten hebben dit jaar de Nobelprijs Fysica 2016 gekregen voor hun 'theoretische ontdekkingen van topologische fasetransities en topologische fasen in materie'. Klinkt dit wat vaag in de oren voor u. Misschien kunnen deze drie koffiekoeken helpen.

Nobelprijs Fysica voor kaneelbroodje, pretzel en bagel?

Thors Hans Hansson probeert de Nobelprijs voor de Fysica uit te leggen aan de hand van koffiekoeken. © AFP

Drie Britten hebben de Nobelprijs voor Fysica gekregen voor hun onderzoek naar de soms eigenaardige toestand die exotische materialen kunnen aannemen, zoals supergeleiders, supervloeistoffen of dunne magnetische film. David J. Thouless (82) krijgt de ene helft van de prijs. Duncan M. Haldane (65) en J. Michael Kosterlitz (73) moeten de andere helft onder hun tweeën verdelen. Alle drie gebruikten ze geavanceerde wiskundige methodes om de eigenschappen van materie in bepaalde stadia uit te leggen.

Een bol is gelijk aan een kubus

De drie laureaten zijn namelijk alle drie werkzaam in het vakgebied topologie, een obscure tak van de ruimtelijke wiskunde die zich bezighoudt met de eigenschappen van materialen die onveranderd blijven wanneer een object bijvoorbeeld uitgerekt, gedraaid of vervormd wordt.

Topologische effecten winnen de laatste jaren steeds meer aan belang omdat ze belangrijk zijn in het onderzoek van materie buiten zijn normale fasetransities zoals van vast naar vloeibaar en omgekeerd. Zo kijken topologen enkel naar de cruciale eigenschappen zoals oppervlakken en gaten. Een bol is daarin gelijk aan een kubus: beide objecten met alleen een oppervlak.

Kaneelbroodje, pretzel en bagel

Delen

Een bagel met een gat is in topologisch opzicht gelijk aan een theekopje.

Fysicaprofessor Thors Hans Hansson, die dit jaar in het Nobelcomité voor de Fysica zat, had zich blijkbaar voorbereid op de totale onwetendheid bij het grote publiek over topologie. Hij probeerde het fenomeen uit te leggen aan de hand van een kaneelbroodje, een pretzel en een bagel. 'Ik heb mijn lunch meegebracht', zo grapte hij.

Hoewel de drie koffiekoeken in veel opzichten verschillend zijn (smaak, kleur, vorm,...), is het enige verschil in topologisch opzicht het aantal gaten. Het aantal gaten in de koffiekoeken blijft hetzelfde onafhankelijk van de vorm waarin de koffiekoek zich bevindt. Een bagel met een gat is op die manier identiek aan een theekopje. Of hoe het systeem in zijn geheel werkt. Dat is het principe van topologie en deze manier van denken, met name het loskomen van het denken in termen van materiaal, helpt de wetenschappers het complexe gedrag van materialen te begrijpen.

De jacht is nu open op nieuwe en exotische fasen van materie, zegt de Koninklijke Zweedse Academie voor Wetenschappen, met de creatie van nieuwe materialen met unieke eigenschappen. Velen verhopen toekomstige toepassingen op het vlak van zowel de materiaalwetenschappen als de elektronica. Ook voor supergeleiding of kwantumcomputers komen de nieuwe materialen in aanmerking. (TE)

Onze partners