נובל בפיזיקה ל-3 פרופסורים שחקרו "צורות מוזרות" של חומר

פרופ' דיוויד טאולס מאוניברסיטת וושינגטון בארצות-הברית יחד עם דאנקן הולדיין מאוניברסיטת פרינסטון ומייקל קוסטרליץ' מאוניברסיטת בראון - הם הזוכים בפרס נובל בפיזיקה לשנת 2016. כך הוכרז במסיבת עיתונאים שנערכה בצהריים (יום ג') במכון האקדמי למדעים בשבדיה. השלושה קיבלו את הפרס על גילויים תיאורטיים של שלבי המעבר הטופולוגיים בחומרים. השלושה חקרו "צורות מוזרות" של חומר.

שלושת הזוכים בפרס נובל בפיזיקה. קוסטרליץ', הולדיין וטאולס (משמאל)

בוועדת הפרס בשבדיה אמרו כי "הודות לעבודה החלוצית שלהם, כעת מתחיל המרדף אחר שלבי מעבר או מצבי צבירה חדשים ואקזוטיים". במסיבת העיתונאים לקח אחד מחברי הוועדה מאפים והסביר כי החוקרים רואים את החורים שבהם, בעוד שרובנו מתרכזים בשאלה האם המאפה מלוח או מתוק.

אלה אוריון-לכמן הסבירה באתר מכון דוידסון, הזרוע החינוכית של מכון ויצמן, כי טאולס והולדיין הצליחו ב-1983 להסביר את התופעה באמצעות שימוש במושג המתמטי "טופולוגיה". "באופן פשטני טופולוגיה מתארת את התכונות של גוף שנשארות זהות או דומות כאשר מבצעים שינויים פשוטים ורציפים כגון מתיחה, הזזה סיבוב וכדומה", כתבה אוריון-לכמן. "לעומת זאת, יצירת חור אינה שינוי רציף, משום שחומר יכול להיות רק באחד משני מצבים - יש חור או אין חור. הדוגמאות הקלאסיות לקבוצות טופולוגיות הן ספל ודונאט (עם החור באמצע) לעומת כדור ולחמנייה. אם יוצרים צורת ספל מפלסטלינה (עם חור בידית, שמאפשר להחזיק בו), אפשר למתוח ולעוות את הפלסטלינה לצורת דונאט או כעך בלי ליצור חורים חדשים או לסגור חורים קיימים. באותו אופן אפשר להפוך לחמנייה מוארכת לכדור. אבל אם רוצים להפוך כדור לדונאט יש ליצור בו חור".

טופולוגיה היא ענף במתמטיקה העוסק באותן תכונות של צורות גיאומטריות ומרחבים, שנשמרות בכל טרנספורמציה (התמרה) רציפה; כלומר, כיפוף, מתיחה או עיוות אחר, אבל לא קריעה, שבירה או ניקוב חור. כך, לדוגמה, הטופולוגיה חוקרת את תכונותיהן של צורות מסוימות שאפשר לציירן במשיכת קולמוס אחת. בניגוד לגיאומטריה, העוסקת בצורות "קשיחות", הטופולוגיה (שיש המכנים אותה "גיאומטריה של יריעת גומי") אינה מתעניינת במרחקים ובזוויות, ולמעשה אינה מבדילה כלל בין עיגול לבין ריבוע, שכן במתיחות מתאימות אפשר לעבור מזה לזה.

הסבר על המחקר

ילידי בריטניה שעובדים באצרות-הברית

שלושת הזוכים לא נולדו בארצות-הברית, אלא בבריטניה. טאולס (82) נולד באנגליה, אך את לימודיו עשה בארצות-הברית, שם הוא מתגורר מאז 1980. הולדיין (65) נולד בלונדון ולמד באוניברסיטת קיימברידג', אבל גם הוא עבר לארצות-הברית. קוסטרליץ' (74) נולד באברדין שבסקוטלנד, הוא למד באוניברסיטת אוקספורד, אבל את מחקריו האחרונים עשה בארצות-הברית - שם הוא מתגורר מאז שנת 1982. טאולס יקבל מחצית מסכום הפרס ואילו שני הזוכים האחרים יקבלו רבע מסכום הפרס כל אחד.

בשנה שעברה זכו בפרס היוקרתי טקאקי קג'יטה מיפן והקנדי ארתור בי מקדונלד. השניים קיבלו את הפרס על כך שגילו שלתנודות נייטרינו (חלקיק יסוד חסר מטען חשמלי) יש מסה.

שנה קודם לכן הוענק הפרס לחוקרים היפנים איסאמו אקסאקי והירושי אמאנו ולחוקר האמריקני יליד יפן שוג'י נאקמורה עבור המצאת נורות ה-LED הכחול (דיודה פולטת אור).

ב-2013 זכו פיטר היגס מבריטניה ופרנסואה אנגלר מבלגיה בפרס נובל לפיזיקה על תיאוריית "החלקיק האלוהי". החלקיק התת אטומי, בוזון היגס, נחשב אבן פינה חסרה בעולם הפיזיקה, ויכול להסביר מדוע לחומר יש מסה.

פרס נובל בפיזיקה הוא השני שמוענק השנה. אתמול הוכרז כי פרס נובל ברפואה יוענק ליושינורי אוסומי מיפן על תגליתו במנגון מיחזור התאים. אוסומי מצא בסדרת ניסויים על שמרים, כי קיים מנגנון בו התאים הופכים לשלפוחיות, ומובלים אל אברון בתא הקרוי "ליזוזום" שם הם עוברים הרס ומיחזור של תוכן התא לשימושים נוספים בגוף. תגלית זו נחשבת לפריצת דרך והובילה להבנות חדשות על הרס התאים ומיחזורם בגוף האדם.