Thouless, David James

Fisico britannico (Baersden, 1934 - Cambridge, 2019). Dopo aver conseguito una laurea presso l'Università di Cambridge nel 1955 e un dottorato in fisica teorica nel 1958 presso la Cornell University, è fisico al Lawrence Berkeley National Laboratory dal 1958 al 1959, e in seguito ricercatore presso l'Università di Birmingham fino al 1961. Tornato a Cambridge, è docente fino al 1965, poi professore di Fisica matematica a Birmingham dal 1965 al 1978. Dopo essere stato professore di Scienze Applicate alla Yale University dal 1979 al 1980, si trasferisce all'Università di Washington, Seattle, come professore di Fisica e diviene professore emerito nel 2003. All'inizio degli anni '70, Thouless e Kosterlitz, quando sono insieme a Birmingham, si interessano alle transizioni di fase in due dimensioni. Le transizioni di fase si verificano quando un materiale cambia da un tipo ordinato di materia a un altro. In due dimensioni, si credeva che fluttuazioni termiche casuali avrebbero reso impossibile qualsiasi tipo di ordine e quindi qualsiasi tipo di transizione di fase: se non ci fossero transizioni di fase, non potrebbero verificarsi fenomeni come la superfluidità e la superconduttività. Thouless e Kosterlitz scoprono una transizione di fase topologica in cui, a temperature fredde, i vortici rotanti si formerebbero in coppie strettamente separate e, all'aumentare della temperatura, il materiale entrerebbe in un'altra fase in cui i vortici si dividono e viaggiano liberamente. Questa transizione è nota come transizione Kosterlitz-Thouless (KT) (o talvolta transizione Berezinskii-Kosterlitz-Thouless, BKT). Nel 1983 Thouless utilizza anche la topologia per spiegare l'effetto Hall quantistico, in cui, quando un sottile strato conduttore viene posto tra due semiconduttori e raffreddato vicino allo zero assoluto (-273,15° C), la resistenza elettrica del conduttore cambia al variare del campo magnetico. Infatti, l'inverso della resistenza elettrica, detta conduttanza, varia a passi interi. Scopre in tal modo che la conduttanza segue un tipo di numero intero noto dalla topologia come "numero di Chern". Questo lavoro è stato successivamente esteso da Haldane per dimostrare che gli effetti che dipendono dal numero di Chern possono verificarsi anche senza un campo magnetico. Viene insignito del Premio Nobel per la Fisica nel 2016 “per le scoperte teoriche di transizioni di fase topologiche e fasi topologiche della materia” assieme ai fisici Duncan Haldane e Michael Kosterlitz.