2016年诺贝尔物理学奖: 姗姗来迟 实至名归.doc
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1、2016年诺贝尔物理学奖: 姗姗来迟 实至名归2016年诺贝尔物理学奖授予了David J. Thouless、F. Duncan M. Haldane和J. Michael Kosterlitz,以表彰他们在拓扑相变和物质的拓扑相方面的发现(for theoretical discoveries of topologicalphase transitions and topological phases of matter)。这三位科学家是凝聚态拓扑物态研究的先驱和开创者,他们在拓扑物态的早期开创性工作,打下了这个方向的基础。这三位获奖者都是英裔,在英国受教育,都是剑桥大学校友(诺奖校友最多
2、的剑桥大学一下子又多了3个诺奖校友)。Thouless本科剑桥大学,是康奈尔大学Hans Bethe的学生,最初从事核多体研究,后来转向凝聚态物理。Kosterlitz本科剑桥大学,在牛津大学获博士学位。Haldane本科和博士学位都是剑桥大学的,笔者印象中他的导师是Sam Edwards。通常有限温度的连续相变在两维情况下是没有的,但是Thouless和Kosterlitz(当时在英国伯明翰大学)发现在二维可以通过涡旋(即所谓的拓扑缺陷,由拓扑旋绕数表征)发生一种拓扑相变,两点关联可以随距离作幂律衰减,而非指数衰减。这个理论后来首先得到Reppy等人的超流薄膜实验的检验,后来又在超导薄膜中得
3、到验证,近年来又用冷原子得以实现。Thouless后来离开伯明翰到美国华盛顿大学工作。在那里,他与合作者(被称作TKNN)提出量子霍尔电导的量子化起源于拓扑,量子化的整数是陈省身数。后来Thouless还与当时的学生牛谦以及当时在该系高能物理组的吴咏时给出了另一种适用于有杂质情形的推导。吴老师曾告诉我,他们合作起来的一个原因是他当时与牛谦的办公室靠近。Haldane研究了一维磁体(自旋链)的拓扑性质,指出整数与非整数自旋完全不一样,前者有能隙(所谓的Haldane相),而后者没有。这首先在磁性材料CsNiCl3中得到验证。Haldane后来还做了拓扑绝缘体的前期工作,研究了一个纯理论模型,该模
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