Nobelprijs Fysica gaat naar vaders van ‘tweedimensionale materie’

De meeste fysische processen – zeker die met een toepassing in de techniek en in onze alledaagse wereld – worden beschreven in drie dimensies, in een assenstelsel met een x-, een y- en een z-as. Maar aan de ‘randen’ van die vertrouwde 3D-wereld bevinden zich extreme fenomenen die een heel andere soort natuurkunde vereisen. Enkele voorbeelden zijn supervloeistoffen (met nul viscositeit), supergeleiders (met nul elektrische weerstand) of ultradunne magnetische films (een spiegel met een magnetische oppervlak zou hier een goed voorbeeld van kunnen zijn).

Grasduinen in de topologie

Die fenomenen bleken in de jaren 1970 enkel te kunnen worden beschreven met tweedimensionale wiskunde – zonder de z-as, zeg maar. De Britten Michael Kosterlitz (Brown University, Providence) en David Thouless (University of Washington, Seattle) leenden toen concepten uit de topologie – een hogere vorm van meetkunde waarbij objecten vervormd worden zonder te plakken of te scheuren – om supergeleiding en superfluïditeit in ultradunne materialen of vloeistoffen (films) te kunnen verklaren. Dankzij dat leentjebuur bij de hogere wiskunde konden ze aantonen dat beide processen ook in deze extreme gevallen mogelijk waren. Ze leverden meteen ook een wiskundige verklaring voor het feit dat supergeleiding ophoudt vanaf een bepaalde temperatuur – daarom ook dat supergeleidende magneten, bijvoorbeeld in een magneettrein of in een deeltjesversneller, extreem moeten worden gekoeld.

De derde die in de prijzen valt is ook een Brit. Duncan Haldane (Princeton University, New Jersey) ging in de jaren 1980 eveneens grasduinen in de topologie om het gedrag van microscopische kettingen van atomaire magneetjes te doorgronden. Sommige atomen of moleculen gedragen zich binnenin hun omgevende vaste stof immers als kleine magneetjes met elk een noord- en een zuidpool. Die ketens worden momenteel gebruikt in nieuwe generaties van elektronica en ook in de eerste prototypes van kwantumcomputers.

Failliet van het Britse wetenschapsbeleid

Hoewel het voor de wetenschap in principe weinig uitmaakt in welk land de Nobellaureaten werden geboren of in welk land of aan welke universiteit ze hun successen hebben behaald, wilde Dirk Van Dyck, natuurkundige aan de Universiteit Antwerpen, toch dit kwijt op Radio 1: ‘Deze Nobelprijs toont eigenlijk het failliet aan van het Britse wetenschapsbeleid tijdens de tweede helft van vorige eeuw. Alle drie zijn het topwetenschappers die in hun eigen land te weinig werden gesteund in hun onderzoek en daarom maar verkasten naar de Verenigde Staten. Het is triest om te zien dat een land waar de basis van de moderne wetenschap werd gelegd, toch op een bepaald moment de rol moest lossen.’