2016년 노벨물리학상 공동수상(3명)
데이비드 제임스 사울리스
David James Thouless
[출생] 1934년 9월 21일
비어스덴, 영국
[거주지] 미국
[국적] 영국
[분야] 응집물질물리학
[소속]
UC 버클리
버밍엄 대학교
워싱턴 대학교
[출신 대학]
Trinity Hall, Cambridge
코넬 대학교
[지도 교수] 한스 베테
[주요 업적]
Kosterlitz–Thouless 전환
사울리스 에너지
위상 양자수
[경력사항]
미국 워싱턴대학교 물리학 명예교수
1980 미국 워싱턴대학교 물리학 교수
1965 ~ 1978 영국 버밍엄대학교 수리물리학 교수
[학력사항]
~ 1958 코넬대학교 대학원 박사
~ 1955 케임브리지대학교 학사
케임브리지대학교 트리니티홀대학
윈체스터대학
[수상]
멕스웰상(1973)
울프물리학상(1990)
라르스 온사게르상(2000)
노벨 물리학상(2016)
데이비드 제임스 사울리스(1934년 9월 21일 ~ )는
영국의 응집물질물리학자이다.
울프상 수상자이며 또한 위상 상전이와 물질의 위상적 상의
이론적 발견을 통해 던컨 홀데인, 마이클 코스털리츠와 함께
2016년 노벨 물리학상을 수상하였다.
[생애]
윈체스터 칼리지, Trinity Hall, Cambridge (BA)에서 교육을 받고
코넬 대학교에서 한스 베테밑에서 박사학위를 받았다.
그 후 UC 버클리에서 박사후 과정을 거치고
1980년 시애틀 워싱턴 대학교 물리학 교수가 되기전까지
영국 버밍엄 대학교에서 수리 물리학 교수였다.
원자, 전자, 그리고 핵자의 확장된 체계를 이해하는데
수많은 이론적 기여를 했으며, 초전도 현상, 핵물질의 성질과
원자핵 내에서의 excited collective motions 등의
연구에서 성과를 거두었다.
왕립학회와 미국 물리학회, 미국 예술 과학 아카데미의 회원이고,
또한 전미과학아카데미의 멤버이다.
1990년 울프상 물리학 부문을 수상하였으며,
또한 1993년 IOP(Institute of Physics)의 폴 디랙 메달을,
2000년 미국 물리학회의 라르스 온사게르 상을,
2016년 노벨 물리학상을 수상하였다.
[출판물]
J. M. Kosterlitz & D. J.
Thouless, "Ordering, metastability and phase
transitions in two-dimensional systems",
Journal of Physics C: Solid State Physics,
Vol. 6 pages 1181-1203 (1973)
D. Thouless, M. Kohmoto, M. Nightingale & M.
den Nijs, "Quantized Hall Conductance in a
Two-Dimensional Periodic Potential", Phys.
Rev. Lett. 49, 405 (1982).
Topological Quantum Numbers in
Nonrelativistic Physics, World Scientific
Publishing Co. Pte Ltd, 1998
The quantum mechanics of many-body systems
(Pure and applied physics series), Academic Press, 1972
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David Thouless, Emeritus Professor
[Work Address]
3910 15th Ave NE
Physics and Astronomy Building (PAB)
Seattle, WA 98195
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노벨상위원회는 2016년 물리학 부문 수상자로
데이비드 사울리스(David J. Thouless) 미국 워싱턴대 교수,
던컨 홀데인(F. Duncan M. Haldane) 미국 프린스턴대 교수,
마이클 코스털리츠(J. Michael Kosterlitz) 미국 브라운대 교수를
선정했다.
이들은 웜홀이 형태를 유지할 수 있도록 도와주는 물질인
‘별난 물질(exotic matter)’을 수학적 방법을 이용해
설명한 공로로 2016년 노벨 물리학상을 거머쥐었다.
별난 물질은 0보다 작고 음의 에너지를 갖는 물질로,
인터스텔라로도 유명한 킵 손이 명명했다.
[이데일리] 올해 노벨물리학상은 물질의 위상 상전이 현상의
이론적 토대를 닦은 영국인 과학자 3명에게 돌아갔다.
스웨덴 왕립과학원 노벨위원회는 4일(현지시간) 물질의
위상 상전이 이론을 연구한 영국의 고체물리학자
데이비드 사울리스(David J. Thouless), 던칸 홀데인(F. Duncan M.
Haldane), 마이클 코스탈리츠(J. Michael Kosterlitz) 3명을
2016년 노벨물리학상 수상자로 선정했다.
수상자들에게는 800만 크로네(약 11억원)의 상금이 수여된다.
사울리스에 상금의 반이 돌아가고,
두 명이 상금의 반을 나눠 갖는다.
노벨위원회는 “이들을 ‘위상적 상전이
(topological phase transition)와 물질의 위상적 상
(topological phases of matter)을 이론적으로 발견한
공로’로 노벨상 수상자로 선정했다”고 밝혔다.
위원회는 “이들은 초전도체, 초유동체, 얇은 자기필름과 같은
물질 상태를 연구하기 위한 수학적 방법론을 향상시켰다”고
설명했다.
이들 3명은 우리가 알지 못한 새로운 물질이 존재한다는 것을
이론적으로 밝혀냈다.
데이비드 사울리스와 마이클 코스탈리츠는 스승과 제자의 관계로,
2차원에서의 상전이를 연구했다.
던칸 홀데인은 1차원의 상전이를 연구했다.
이들은 1970년대부터 물질의 위상적 상전이 현상을 연구하면서
미지의 물질을 밝혀내는데 큰 공을 세웠다.
일반적으로 물은 온도가 내려가면 고체가 되고 올라가면
기체가 되는 현상을 상전이라고 한다.
이는 3차원에서 나타나는 현상이다.
그런데 2차원에서는 고체-액체-기체 등 통념적으로 생각했던
상전이가 일어나지 않고, 물질이 다르게 변한다는 것을 입증했다.
2차원의 조건에서 XY축으로 나침반을 평면에 배열해놓은 경우
한 쪽으로 소용돌이가 생기고 그 반대방향으로 또 다른
소용돌이가 존재한다는 것을 밝혀냈다.
강물은 위에서 아래로 흘러가지만 일부에서는
소용돌이가 생기듯이 이러한 현상,
즉 결함으로 밖에 설명할 수 없는 상전이가 존재한다는 것이다.
이러한 상전이를 통해 어떤 물질은 절연체가 되고
초전도체가 되기도 한다.
특히 사울리스는 1972년 연구 논문을 발표했을 당시부터
노벨상을 받을 거라는 예상이 지배적이었다.
지금까지 ‘BKT’ 이론으로 불리며 널리 인용되는
그의 이론은 2차원에서의 상전이 현상을 규명하는 토대를 다졌다.
코스탈리츠의 제자인 이주영 고등과학원 교수는
“그동안 2차원에서는 상전이가 일어날 수 없다는 의견이
지배적이었다”며
“하지만 이들의 연구를 통해 2차원에서도
상전이 현상이 일어날 수 있다는 것이 이론적으로 증명됐다”고
설명했다.
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David Thouless
[Born]
21 September 1934 (age 82)
Bearsden, Scotland
[Residence]
United States
[Nationality]
Scottish
American
[Fields]
Condensed matter physics
[Institutions]
University of California, Berkeley
Birmingham University
University of Washington
[Alma mater]
Trinity Hall, Cambridge
Cornell University
Doctoral advisor
Hans Bethe
[Known for]
Kosterlitz–Thouless transition
Thouless energy
Topological quantum numbers
[Notable awards]
Maxwell Medal and Prize (1973)
Lars Onsager Prize (2000)
Nobel Prize in Physics (2016)
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David James Thouless (born 21 September
1934) is a condensed-matter physicist, Wolf
Prize winner and winner of the 2016 Nobel
Prize for physics.
Thouless earned his PhD at Cornell
University under Hans Bethe. He was a
professor of mathematical physics at
Birmingham University in the United Kingdom
before becoming a professor of physics at
the University of Washington in Seattle in 1980.
Thouless has made many theoretical
contributions to the understanding of
extended systems of atoms and electrons, and
of nucleons. His work includes work on
superconductivity phenomena, properties of
nuclear matter, and excited collective
motions within nuclei.
Thouless is a Fellow of the Royal Society,
Fellow of the American Physical Society,
Fellow of the American Academy of Arts and
Sciences, and a member of the U.S. National
Academy of Sciences. Among his awards are
the Wolf Prize for Physics (1990), the Paul
Dirac Medal of the Institute of Physics
(1993), the Lars Onsager Prize of the
American Physical Society (2000), and the
Nobel Prize in Physics (2016).
[Selected Publications]
J. M. Kosterlitz & D. J.
Thouless, "Ordering, metastability and phase
transitions in two-dimensional systems",
Journal of Physics C: Solid State Physics,
Vol. 6 pages 1181-1203 (1973)
D. Thouless, M. Kohmoto, M. Nightingale & M.
den Nijs, "Quantized Hall Conductance in a
Two-Dimensional Periodic Potential", Phys.
Rev. Lett. 49, 405 (1982).
Topological Quantum Numbers in
Nonrelativistic Physics, World Scientific
Publishing Co. Pte Ltd, 1998
The quantum mechanics of many-body systems
(Pure and applied physics series), Academic
Press, 1972
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Press Release: The Nobel Prize in Physics
2016
4 October 2016
The Royal Swedish Academy of Sciences has
decided to award the Nobel Prize in Physics
2016 with one half to
David J. Thouless
University of Washington, Seattle, WA, USA
and the other half to
F. Duncan M. Haldane
Princeton University, NJ, USA
and
J. Michael Kosterlitz
Brown University, Providence, RI, USA
”for theoretical discoveries of topological
phase transitions and topological phases of
matter”
They revealed the secrets of exotic matter
This year’s Laureates opened the door on an
unknown world where matter can assume
strange states. They have used advanced
mathematical methods to study unusual
phases, or states, of matter, such as
superconductors, superfluids or thin
magnetic films. Thanks to their pioneering
work, the hunt is now on for new and exotic
phases of matter. Many people are hopeful of
future applications in both materials
science and electronics.
The three Laureates’ use of topological
concepts in physics was decisive for their
discoveries. Topology is a branch of
mathematics that describes properties that
only change step-wise. Using topology as a
tool, they were able to astound the experts.
In the early 1970s, Michael Kosterlitz and
David Thouless overturned the then current
theory that superconductivity or
suprafluidity could not occur in thin
layers. They demonstrated that
superconductivity could occur at low
temperatures and also explained the
mechanism, phase transition, that makes
superconductivity disappear at higher
temperatures.
In the 1980s, Thouless was able to explain a
previous experiment with very thin
electrically conducting layers in which
conductance was precisely measured as
integer steps. He showed that these integers
were topological in their nature. At around
the same time, Duncan Haldane discovered how
topological concepts can be used to
understand the properties of chains of small
magnets found in some materials.
We now know of many topological phases, not
only in thin layers and threads, but also in
ordinary three-dimensional materials. Over
the last decade, this area has boosted
frontline research in condensed matter
physics, not least because of the hope that
topological materials could be used in new
generations of electronics and
superconductors, or in future quantum
computers. Current research is revealing the
secrets of matter in the exotic worlds
discovered by this year’s Nobel Laureates.
(from naver.com wikipedia.org)
Condensed-matter, Cornell, influence(+)~
(PIG: time-variant)
Positive Influence GRADE (PIG): C+
