David Thouless vinse il Nobel per la fisica nel 2016, insieme a Duncan Haldane e Michael Kosterlitz, per i loro studi sulle transizioni di fase topologiche. Il loro lavoro ha portato alla scoperta e alla descrizione degli stati più “strani” della materia

È morto all’età di 84 anni il fisico David J. Thouless: ad annunciarlo l’università di Cambridge, in Inghilterra, di cui era membro onorario. Vincitore del Nobel per la fisica nel 2016, insieme a Duncan Haldane e Michael Kosterlitz, per le “scoperte teoriche delle transizioni di fase topologiche e le fasi topologiche della materia”. Uno scienziato curioso e precoce. All’età di quattro anni, discute con suo padre su quale sia il numero più grande esistente: Thouless usa un approccio sperimentale per risolvere il quesito. Arriva a contare fino a 2000, per la gioia della sua famiglia che, annoiata, lo ascoltava. E questo non era che l’inizio: a sette anni tocca del conteggio dei secondi che formano un anno.

La carriera universitaria di Thouless lo porta a spostarsi, nel corso della sua vita, da un lato all’altro dell’Atlantico. Studia all’università di Cambridge per poi partire alla volta della Cornell University di New York. Qui frequenta i suoi primi corsi di fisica sperimentale. “Nessuno dei miei esperimenti riuscì”, disse a riguardo lo scienziato, “ma evidentemente trovai una spiegazione convincente a cosa fosse andato storto e ottenni il voto più alto del corso”.

Dopo una permanenza all’università di Berkeley in California, diventa professore nell’università di Birmingham, nel 1965. Un’esperienza che, tuttavia, si conclude in modo spiacevole. È un periodo, quello degli anni settanta, in cui inizia la “fuga dei cervelli” verso l’America. Quando, alle insistenti richieste dell’università sui suoi piani futuri, Thouless risponde onestamente di non aver definito il suo percorso, la strada che gli indicano è chiara. Ironia della sorte vuole che, lasciata l’Inghilterra e approdato all’università di Washington, a Seattle, si apre per Thouless un periodo estremamente produttivo.

Pubblica 16 lavori, fra cui quello che gli varrà il Nobel. Lo studio, che lo porta a conquistare il l’ambito riconoscimento, riguarda la topologia delle transizioni di fase. La topologia è la branca della matematica che studia come cambiano le proprietà di figure e forme quando vengono deformate (attorcigliate, allungate o piegate). Le transizioni di fase, invece, sono trasformazioni in cui un sistema fisico passa da uno stato della materia a un altro. Un esempio è il ghiaccio che si scioglie in acqua.

Thouless e Kosterlitz scoprono e descrivono matematicamente, grazie alla topologia, le transizioni di fase che avvengono a basse temperature, in materiali così sottili da poter essere considerati bidimensionali. La loro scoperta svela che la materia, in queste condizioni, subisce delle transizioni molto diverse da quelle che sperimentiamo nella realtà quotidiana. I successivi studi di Thouless, insieme ad Haldane stavolta, si indirizzano verso la conduttività elettrica (attitudine di un materiale ad essere percorso da corrente) a basse temperature e in presenza di campi forti magnetici. Lo scienziato utilizza di nuovo la topologia per descrivere il cambiamento subito dai materiali. Gli studi di Thouless hanno portato conoscenze applicabili in vari ambiti, dall’informatica all’elettronica alle scienze dei materiali.

Studioso dalla personalità introversa, preferiva essere parte attiva di un gruppo di lavoro anziché guidarlo. “Lavoravo bene con Kosterlitz”, ha affermato lo stesso Thouless, “perché mentre il mio contributo era dare idee generali e visione d’insieme, il suo era trovare punti deboli e risolvere problemi”. La storia di Thouless ha un finale dolceamaro. Quando arriva la premiazione con il Nobel, quarant’ anni dopo l’inizio dei suoi studi, la mente dello scienziato è già stata colpita dalla demenza. “È stato un gigante della fisica teorica”, lo ricorda Kosterlitz, “e un uomo davvero onesto: manteneva sempre le sue promesse, indipendentemente da quanto si rivelassero scomode per lui”.

Credits immagine di copertina: University of Cambridge