החורים שהביאו לנובל בפיזיקה: "הפרס הוא על חוכמה"

שלושה פרופסורים בריטים, שחקרו צורות מוזרות של חומר, הוכרזו אתמול (יום ג') כזוכים בפרס נובל לפיזיקה השנה. השלושה הם פרופ' דיוויד טאולס מאוניברסיטת וושינגטון בארצות-הברית יחד עם דאנקן הולדיין מאוניברסיטת פרינסטון ומייקל קוסטרליץ' מאוניברסיטת בראון. הם קיבלו את הפרס על חקר "צורות מוזרות" של חומר.

אז מהי פריצת הדרך של החוקרים? פרופ' אסא אוירבך, דיקן הפקולטה לפיזיקה בטכניון, הסביר בראיון לאולפן ynet על מה קיבלו השלושה את הפרס היוקרתי: "מילת המפתח היא טופולוגיה, זו תורה מתמטית של תצורות, של גופים שניתנים למדידה על ידי מספרים שלמים. זה נשמע מאוד אבסטרקטי, אבל אתם ביום יום מכירים כל מיני גופים שאפשר למשל לספור את החורים שבהם ומספר החורים קובע את התכונה הטופולוגית, שנקראת ג'ינוס של הגוף".

פרופ' אוירבך הוסיף כי "התורה הטופולוגית בעצם יושמה על ידי שלושת המדענים האלה להבנת מערכות רבות חלקיקים מסובכות בטמפרטורות נמוכות במצב המעובה, זאת אומרת במצב של מוצקים ונוזלים, על-מוליכים וכיוצא בזה".

בראיון הדגים דיקן הפקולטה לפיזיקה את המחקר באמצעות כוס. "הנה כוס, שאין בה אף חור, למרות שחושבים שיש בה חור הוא לא עובר מצד לצד, אז לכוס הזו יש ג'ינוס אפס. לכוס הזאת יש חור אחד והוא בידית ולכן לכוס הזאת יש ג'ינוס אחד. לכוס הזאת יש ג'ינוס שתיים ולקיפול נייר הזה עם כל החורים בפנים יש ג'ינוס ארבע. מה חשוב בג'ינוס? שלא משנה אם אני אקפל את הגוף ואצ'קמק אותו ואני אעשה לו כל מיני עיוותים, כל עוד אני לא קורע אותו, יש פה יציבות של מספר שלם והרבה תכונות מעניינות מאוד שמוצאים במערכות קוואנטיות בטמפרטורות נמוכות. יש להן את היציבות הזאת ובעזרתה ניתן להסביר את המערכת בצורה די פשוטה יחסית לסיבוך שהיינו חושבים שצריך כדי לתאר המון חלקיקים שעושים אינטראקציה אחד עם השני".

בוועדת הפרס בשבדיה אמרו כי עכשיו מתחיל המרדף אחרי שלבי מעבר או מצבי צבירה אקזוטיים. פרופ' אוירבך הסביר למה הכוונה: "הפרס הזה ניתן לתיאוריה, תיאורה בעצם מתמטית פיזיקלית, שהביאה להבנה. המודלים שהאנשים האלה התעסקו איתם בהרבה מקרים לא היו מודלים פיזיקלים של חומרים ספציפיים, אבל הם תרמו להבנה מאוד עמוקה של התנהגויות מעניינות בטמפרטורות נמוכות ואחת מההתנהגויות האלה הם חומרים שנקראים מבודדים טופולוגים, אלה חומרים שהתוך שלהם מבודד, לא מוליכים חשמל אבל השפה מוליכה חשמל מצויין בצורה מעניינת. החומרים האלה התגלו בעקבות המחקר בטופולוגיה במצב מוצק, כלומר בעקבות העבודה של השלושה צמח התחום הזה שנקרא מבודדים טופולוגיים שהתגלו ולהם קרוב לוודאי יהיו שימושים מאוד מעניינים באלקטרוניה".

מדובר במחקר שנערך לפני עשרות שנים. פרופ' אוירבך מסביר למה הפרס ניתן רק עכשיו: "הפרס ניתן בעצם על חוכמה, על יוזמה אינטלקטואלית, פחות על הצלחות במציאת יישומים שבאים אחר כך. חשוב לציין שהתמיכה, גם בפרס וגם בקרב הציבור למחקר תיאורטי, ומחקר שהוא מונחה סקרנות, הוא מאוד מאוד חשוב".