Non tutte le ciambelle escono con il buco...
Questo tipo di fenomeni avviene in condizioni particolari, come temperature vicine allo zero assoluto, e si presentano non in una forma continua, ma in maniera discreta. È qui che entra in gioco la topologia, una branca della matematica, che studia le proprietà delle figure e delle forme che non cambiano quando viene effettuata una deformazione senza "strappi", "sovrapposizioni" o "incollature". Per esempio, non possiamo avere una ciambella con mezzo buco, ma solo con un buco intero; non possiamo avere un recipiente con mezzo manico, ma solo con uno (una tazza), due e così via. I tre fisici premiati quest'anno hanno scoperto che nel campo della fisica della materia condensata esistono proprietà che presentano queste caratteristiche topologiche. L'esempio che è stato usato per la presentazione è quello illustrato dalla seguente immagine, in cui a temperature più basse, lo strato di materia presenta vortici a coppie: con una temperatura più alta le coppie di vortici si separano e abbiamo "vortici individuali", ma non è mai data la possibilità di avere frazioni di vortici.
Immagine: Nobel Prize Foundation
Verso il futuro dell'informatica?
Sulla base dei lavori teorici di Michael Kosterlitz, David Thouless e F. Duncan M. Haldane, oggi conosciamo molte fasi topologiche, non solo negli strati sottili di materia, ma anche negli ordinari materiali tridimensionali. Nel corso degli ultimi decenni, l'intero settore di ricerca ha sperimentato un vero e proprio boom, nella speranza di trovare una nuova generazione di superconduttori e di compiere passi avanti verso i futuri computer quantistici.
La topologia è il settore della matematica che si occupa delle proprietà che cambiano in modo discreto, come il numero di buchi negli oggetti qui rappresentati (Immagine: Nobel Prize Foundation)
Per approfondire, sul sito della Nobel Prize Foundation sono presenti materiali divulgativi scaricabili liberamente (in inglese).
