¿Qué pasa en un mundo desconocido en el que la materia puede asumir estados muy extraños? Esta es la premisa que mueve a los británicos David Thouless, Duncan Haldane y Michael Kosterlitzal, quienes acaban de recibir el Premio Nobel de Física 2016.

El Instituto Karolinska de Estocolmo, en Suecia, anunció este martes el galardón y dijo que los científicos fueron premiados «por sus descubrimientos teóricos sobre las llamadas transiciones de fases topológicas de la materia». Thouless, Haldane y Kosterlitza han estudiado más específicamente la «materia exótica».

Si en un principio este concepto puede sonar muy extraño, no es otra cosa que el estudio en profundidad de lo que ocurre más allá de los conocidos estados líquido, sólido y gaseoso de las cosas que nos rodean.

Lo que les interesó a estos científicos que trabajan en universidades de Estados Unidos fue ver qué es lo que ocurre cuando la materia se somete a temperaturas extremadamente altas o bajas. Es aquí donde la materia adopta estados exóticos y abre las puertas a un mundo desconocido (y aparentemente con muchas posibilidades). Thouless, Haldane y Kosterlitzal utilizaron métodos matemáticos avanzados para estudiar estas facetas o estados inusuales de la materia.

Lo «bi» y «uni» dimensional

Una vez que se conoce el ambiente y las condiciones en que la materia existe, entonces es posible estudiar la materia misma. Eso es lo que se conoce como topología: un campo de la matemática que describe las propiedades que sólo cambian de forma escalonada. Gracias a ella, Kosterlitzal y Thouless demostraron en los años 70 que la superconductividad podía ocurrir a bajas temperaturas y, así, lograron explicar el mecanismo que ocurre cuando esa propiedad desaparece a altas temperaturas.

Ambos científicos se concentraron en el fenómeno dentro de las formas planas de la materia, en superficies o capas que son tan finas que pueden considerarse como bidimensionales. (La superconductividad es la capacidad intrínseca que poseen determinados materiales para conducir corriente eléctrica sin resistencia ni pérdida de energía en determinadas condiciones).

Por su parte, en los años 80 Haldane pudo determinar cómo estos conceptos topológicos de cambios escalonados podían usarse para entender las propiedades en las cadenas de pequeños magnetos que se encuentran en algunos materiales. Este científico estudió materia que forma hilos tan delgados que pueden ser considerados unidimensionales.

¿Para qué sirve?

Si bien hace tres décadas estos conceptos eran meramente teóricos, en la actualidad tienen aplicaciones en el día a día, como el desarrollo de nuevas generaciones de dispositivos electrónicos y superconductores.

«La avanzada tecnología de hoy en día -como nuestras computadoras- se basa en nuestra habilidad para entender y controlar las propiedades de los materiales involucrados», explicó el profesor Nils Martenson, presidente interino del Comité del Premio Nobel. «Y los laureados de este año, en su trabajo teórico, descubrieron una seria de regularidades totalmente inesperadas en el comportamiento de la materia».

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