Home » Berita » Nobel Fisika Tahun 2016 untuk Fenomena Perubahan Fase Eksotik Sistem Dua Dimensi

Nobel Fisika Tahun 2016 untuk Fenomena Perubahan Fase Eksotik Sistem Dua Dimensi

Nobel Fisika Tahun 2016 dianugrahkan kepada tiga fisikawan Inggris yang bekerja di Amerika Serikat, masing-masing David Thouless dari Universitas Washington, Duncan Haldane dari Universitas Princeton dan John Kosterlitz dari Brown University. Kontribusi mereka adalah dalam bidang Fisika Teoretik yang berhasil menyingkap keberadaan perubahan fase eksotik sistem dua dimensi. Kajian ini masuk dalam ranah fisika teoretik bahan mampat (Condensed Matter Theoretical Physics).

Perubahan fase seperti dipahami merupakan fenomena yang sangat umum. Contoh paling lazim adalah mencairnya bongkahan es akibat panas atau air menjadi uap. Perubahan fase jenis ini lazim disebut perubahan fase orde pertama yang secara kasat mata dapat terlihat dari perubahan struktur materi. Kosterlitz dan Thouless menunjukkan perubahan fase jenis lain yang terjadi secara mikroskopik, misalnya yang dialami oleh bahan magnetik.

Bahan magnet pada temperatur tinggi akan kehilangan sifat kemagnetannya, dan jika didinginkan hingga temperatur tertentu akan menjadi magnet secara spontan. Fenomena magnetisasi spontan yang sukses dijelaskan dengan model matematik sederhana, Model Ising, sesuai nama penemunya, Ernest Ising, merupakan penelitian pioner dari kajian transisi Kosterlitz-Thouless (KT). Jika Ising membahas sistem magnetik konvensional, KT menelaah bahan quasi magnet dengan perubahan fase antara quasi-reguler dan paramagnetik.

Untuk dapat mengalami perubahan fase eksotik KT, momen-memen magnetik yang berinteraksi harus memiliki simetri planar, misalnya O(2) atau C(n), dan berada pada struktur dua dimensi. Fenomena ini ternyata hadir dalam sejumlah sistem fisis, misalnya superkonduktor dan superfluid, dan sejumlah sistem lain seperti lapisan tipis dan rantai atom dan molekul. hal yang menarik, kajian teoretik oleh KT ini dikemukakan pada pertengahan dekade 70-an, yang kemudian dilanjutkan Duncan Haldane dengan model sistem kuantum untuk sejumlah materrial maju. Implikasi dari temuan teoretis ini adalah pengembangan komputer kuantum dan sistem sensor canggih untuk berbagai aplikasi.

Sebagai bentuk apresiasi dan pelayanan kepada komunitas fisika, Journal Physisical Review yang diterbitkan oleh Amreical Physical Society menjadikan empat paper-nya terbuka (open) sbb:

Quantized Hall Conductance in a Two-Dimensional Periodic Potential
D. J. Thouless, Mahito Kohmoto, M. P. Nightingale, and M. Den Nijs, Phys. Rev. Lett. 49, 405 (1982)

Model for a Quantum Hall Effect without Landau Levels: Condensed-Matter Realization of the Parity Anomaly F. D. M. Haldane, Phys. Rev. Lett. 61, 2015 (1988).

Nonlinear Field Theory of Large-Spin Heisenberg Antiferromagnets: Semiclassically Quantized Solitons of the One-Dimensional Easy-Axis NĂ©el State, F. D. M. Haldane Phys. Rev. Lett. 50, 1153 (1983).

Universal Jump in the Superfluid Density of Two-dimensional Superfluids
David R. Nelson and J. M. Kosterlitz, Phys. Rev. Lett. 39, 1201 (1977).

Quantized Hall Conductance as a Topological Invariant, Qian Niu, D. J. Thouless, and Yong-Shi Wu, Phys. Rev. B 31, 3372 (1985).

Selamat kepada ketiga Nobelian atas karya fundamentalnya yang telah memberi manfaat bagi perkembangan teknologi dewasa ini dan teknologi masa depan. (Adm01)