Hauska ongelmanratkaisu palkittiin fysiikan Nobelilla

Nobel pisti Kosterlitzin tutkijavierailun suunnitelmat uusiksi.

Punatiilirakennuksen käytävällä on leppoisa tunnelma. Kahvia hörppäävän parrakkaan professorin elämästä perusarki on kuitenkin nyt kaukana.

”En saanut adrenaliinin takia unta, ja nyt postilaatikossa odottaa yli 800 sähköpostia”, kertoo Michael Kosterlitz, joka yhdessä David Thoulessin ja Duncan Haldanen kanssa sai tällä viikolla fysiikan Nobel-palkinnon ”topologisten faasimuutosten ja aineen topologisten faasien teoreettisesta ratkaisemisesta”.

”Tämä on ihan epätodellista. Tulin tänne pariksi kuukaudeksi tekemään tutkimusta, mutta nyt näyttää, että viimeisen kuukauden suunnitelmat menevät uusiksi”, Aallossa Visiting Fellow -tutkijana professori Tapio Ala-Nissilän kanssa työskentelevä tuore nobelisti jatkaa hymyillen.

25 vuotta yhteistyötä

Topologia on portaittain muuttuvia ominaisuuksia kuvaava matematiikan haara, ja faasilla puolestaan tarkoitetaan aineen olomuotoa. 1970-luvulla Kosterlitz ja Thouless osoittivat topologian avulla, että vaikka yhden atomikerroksen paksuiset 2D-materiaalit eivät ole järjestäytyneet samalla lailla kuin 3D-materiaalit, niillä on matalissa lämpötiloissa oma selvä järjestyksensä, joka hajoaa, kun sen muodostavat pyörre- ja vastapyörresidokset hajoavat lämmittämisen seurauksena. Toisin kuin tiedeyhteisö oli uskonut, niillä oli siis myös omat faasimuutoksensa ja ne saattoivat olla suprajohtavia.

”Koska olin nuori ja tietämätön, minulta puuttuivat sovinnaisen tiedon rajoitteet, ja näin vain kiinnostavan, omituisen fysiikan ongelman, jota oli hauska ratkoa”, Kosterlitz virnistää.

Tapio Ala-Nissilä ja Michael Kosterlitz tutustuivat Brownin yliopistossa.

Nobelistille kyseessä oli nimenomaan teoria, jolle hän ei kaavaillut sovelluksia. Myöhemmin eksoottisia, rakenteeltaan tuntemattomia, aineita on alettu tutkia innokkaasti ja niille on löydetty mahdollisia sovelluskohteita elektroniikasta materiaalitieteisiin. Kosterlitzin Aallon vierailua isännöivä Ala-Nissilä tutkii muun muassa faasimuutosten hyödyntämistä lämmön varastoimisessa. Nyt he tutkivat yhdessä pintarakenteita ja kehittävät uutta teoreettista lähestymistapa nestemäisen aineen kiinteytymiseen.

”Tutustuin Tapioon, kun hän vieraili Brownin yliopistossa tutkijatohtorina”, Kosterlitz muistelee.

”Yhteistyömme on jatkunut nyt 25 vuotta. Työskentely Aallossa on hyvin erilaista kuin kotona, jossa keskityn teoriaan, kun taas täällä on erikoistuttu teknillisempään materiaalifysiikkaan. On ollut mahtavaa huomata, miten paljon kiehtovia ongelmia materiaalitutkimukseen liittyy – ja siksi haluan palata tänne aina uudestaan.”

Laskennallisen nanotieteen huippuyksikkö COMP (comp.aalto.fi)

Mediakyselyt

Milla Eronen
Aalto-yliopiston viestintä
p. 050 384 1785
[email protected]