Le prix Nobel de physique 2016 récompense trois physiciens britanniques pour leurs découvertes théoriques sur les transitions de phase topologiques et les phases topologiques de la matière, ouvrant la voie à une compréhension inédite de la supraconductivité et d'autres phénomènes exotiques en deux dimensions.
La plupart des phénomènes physiques, notamment ceux applicables à la technologie quotidienne, s'expliquent en trois dimensions (axes x, y et z). Pourtant, aux frontières de ce monde 3D se révèlent des comportements extrêmes nécessitant une physique novatrice : superfluides à viscosité nulle, supraconducteurs à résistance électrique nulle, ou films magnétiques ultra-minces.
Les « dunes herbeuses » de la topologie
Dans les années 1970, Michael Kosterlitz (Brown University, Providence) et David Thouless (University of Washington, Seattle) ont révolutionné la compréhension de ces phénomènes en recourant à la topologie – une géométrie supérieure où les objets se déforment sans se déchirer ni se coller. Ils ont ainsi expliqué la supraconductivité et la superfluidité dans des films ultra-minces, démontrant leur faisabilité dans ces conditions extrêmes. Leur modèle mathématique éclaire aussi pourquoi la supraconductivité cesse à une température critique, expliquant le refroidissement extrême requis pour les aimants supraconducteurs dans les trains à lévitation ou les accélérateurs de particules.
Le troisième lauréat, Duncan Haldane (Princeton University, New Jersey), a étendu ces concepts dans les années 1980 aux chaînes microscopiques d'atomes magnétiques. Ces structures, où atomes et molécules agissent comme de minuscules aimants, sont déjà exploitées dans l'électronique avancée et les prototypes d'ordinateurs quantiques.
Une leçon pour la politique scientifique britannique
Si la science transcende les frontières, le physicien belge Dirk Van Dyck (Université d'Anvers) a commenté sur Radio 1 : « Ce Nobel illustre l'échec de la politique scientifique britannique de la seconde moitié du XXe siècle. Ces trois talents exceptionnels, sous-financés dans leur pays natal, ont émigré aux États-Unis. Triste déclin pour la nation berceau de la science moderne. »
