Nobelprijs voor 'exotische materie', maar wat is het?

De Nobelprijs voor Natuurkunde gaat naar de Britse onderzoekers David Thouless, Duncan Haldane en Michael Kosterlitz. Ze worden geëerd voor hun onderzoek naar materialen die exotische quantumeigenschappen vertonen. Hun bevindingen hebben de weg vrijgemaakt voor bijvoorbeeld de bouw van een quantumcomputer, die veel sneller en krachtiger zal zijn dan alle bestaande computers.

De Britten deden hun theoretische onderzoek al in de jaren 70 en 80. De laatste jaren lijken praktische toepassingen dichterbij te komen, wat voor het Nobelprijscomité in Stockholm reden was om hun de prijs nu toe te kennen.

Topologie

De drie ontdekten dat in sommige magnetische stoffen afwijkende faseovergangen kunnen voorkomen, schrijft het NTR-wetenschapsprogramma De Kennis van Nu. Gewone fase-overgangen, zoals water dat bevriest, of ijzer dat smelt in een hoogoven, worden al langer goed begrepen met behulp van de klassieke natuurkunde. Maar hier gaat het om topologische faseovergangen.

Een topologische overgang is een plotselinge verandering in de eigenschappen van een stof, die alleen wordt bepaald door de quantumeigenschappen van de betreffende atomen. Veel andere eigenschappen van die stof doen er dan niet toe.

Hierdoor zijn topologische overgangen ongevoelig voor allerlei onzuiverheden in het materiaal. Dat kan van groot belang worden in de nanotechnologie, waar onderdelen zo klein zijn dat een paar 'foute' atomen al roet in het eten kunnen gooien.

Lange tijd was dit een speeltje voor theoretici. Maar het ziet ernaar uit dat het verschijnsel kan worden gebruikt om onderdelen te maken voor een quantumcomputer. Over de hele wereld, zoals aan de TU in Delft, is men bezig om onderdelen van zo'n quantumcomputer te bouwen. 

Delen

De drie Britten moeten de prijs van 830.000 euro delen, maar niet gelijkelijk. Thouless krijgt de ene helft, de andere helft gaat naar Haldane en Kosterlitz. 

Het is de tweede Nobelprijs die deze week is toegekend. Gisteren werd de Japanse celbioloog Yoshinuri Ohsumi geëerd met de Nobelprijs voor Geneeskunde. De komende dagen volgen de andere categorieën.