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David J Thouless David James Thouless 21 September 1934 in Bearsden Schottland 6 April 2019 in Cambridge 1 war ein briti

David J. Thouless

David James Thouless (* 21. September 1934 in Bearsden, Schottland; † 6. April 2019 in Cambridge) war ein britischer theoretischer Physiker und Gewinner des Wolf-Preises. 2016 erhielt er (zusammen mit F. Duncan M. Haldane und J. Michael Kosterlitz) für Forschungen zur Theorie topologischer Phasen der Materie den Nobelpreis für Physik.

David J. Thouless, 1995

Leben und Karriere Bearbeiten

David Thouless war der Sohn von Robert Thouless (1894–1984) und dessen Ehefrau Priscilla, geb. Gorton. Er machte 1955 seinen Bachelor-Abschluss an der Universität Cambridge, promovierte 1958 an der Cornell University unter Hans Bethe und war danach 1958/59 als Postdoc in Berkeley (Lawrence Berkeley National Laboratory) und 1959 bis 1961 an der Birmingham University bei Rudolf Peierls. 1961 bis 1965 war er Lecturer an der Universität Cambridge. 1965 bis 1978 war er Professor für mathematische Physik in Birmingham, war 1978 Professor an der Queen’s University (Kingston), bevor er 1979/1980 Professor of Applied Science an der Yale University und 1980 Professor für Physik an der University of Washington in Seattle wurde. 1988 bis 1998 war er dort Uehling Distinguished Scholar. Von 2003 bis zu seinem Tod im Jahre 2016 war er dort Professor Emeritus. 1983 bis 1985 war er Royal Society Research Fellow und Professor an der Universität Cambridge.

Werk Bearbeiten

Thouless leistete viele wichtige Beiträge zur Theorie der kondensierten Materie und Vielteilchentheorie. Während seiner Zeit in Birmingham untersuchte er mit mathematischen Mitteln die Natur der Kosterlitz-Thouless-Übergänge im XY-Modell, die Beispiele für topologische Phasenübergänge sind (Übergänge zwischen zwei Unordnungsphasen, von denen die eine durch Bildung topologischer Vortex-Anregungen erzeugt wird). Außerdem beschäftigte er sich mit der Anderson-Lokalisierung von Elektronen in ungeordneten Festkörpern und mit Spin-Gläsern. Ab den 1980er Jahren beschäftigte er sich u. a. mit quantisierten Vortex-Anregungen in Supraflüssigkeiten und Supraleitern und dem Quanten-Hall-Effekt. Anfang der 1960er Jahre beschäftigte er sich auch mit kollektiven Anregungen in Atomkernen und mit der Theorie der Kernmaterie.

Eine Arbeit von Thouless, Mahito Kohmoto, M. P. Nightingale und M. den Nijs von 1982 identifizierte eine topologische Invariante im ganzzahligen Quanten-Hall-Effekt (die TKNN-Invariante) (in einem vereinfachten Modell ohne Wechselwirkung der Elektronen untereinander), die eine Erklärung der Stabilität des Effekts liefert. Die TKNN-Zahl ist eine ganze Zahl , die über die quantisierte Hall-Leitfähigkeit für jedes Band ergibt und über ein Integral der Bloch-Wellenfunktionen über die magnetische Brillouin-Zone ausgedrückt werden kann. Sie entspricht topologisch der ersten Chernklasse eines U(1)-Faserbündels. Topologische Phasen in Festkörpern wurden 2005 aktuell mit der Einführung Topologischer Isolatoren durch Charles L. Kane und Shoucheng Zhang, die auch experimentell beobachtet wurden.

Ehrungen und Mitgliedschaften Bearbeiten

Thouless war Fellow der Royal Society, Fellow der American Physical Society, Fellow der American Academy of Arts and Sciences und seit 1995 Mitglied der US-amerikanischen National Academy of Sciences. Er erhielt 1973 die Maxwell-Medaille, 1990 den Wolf-Preis für Physik, 1993 die Dirac-Medaille, den Holweck-Preis, den Fritz London Memorial Prize (1984), 2000 den Lars-Onsager-Preis sowie 2016 den Nobelpreis für Physik gemeinsam mit F. Duncan M. Haldane und J. Michael Kosterlitz für die theoretischen Entdeckungen der topologischen Phasenübergänge und Phasen der Materie.

1986 erhielt er einen Sc.D. der Universität Cambridge.

Privates Bearbeiten

1958 heiratete er Margaret Scrase. Er hatte mit ihr zwei Söhne und eine Tochter. Seine Frau wurde später zur Professorin für Pathobiologie an die Universität Washington berufen. Im Jahr 2016 war David J. Thouless schon an Demenz erkrankt, konnte aber noch an der Nobelpreisverleihung in Stockholm teilnehmen und sich darüber freuen.

Schriften Bearbeiten

  • Quantum mechanics of many-particle systems. 1961, deutsch Quantenmechanik der Vielteilchensysteme. BI Hochschultaschenbuch, 1961
  • Topological quantum numbers in non relativistic physics. World Scientific 1998
  • mit John M. Kosterlitz: Ordering, metastability and phase transitions in 2 dimensional systems. In: Journal of Physics C. Band 6, 1973, S. 1181
  • Condensed matter physics in less than 3 dimensions. In: Davies: The new physics. 1990
  • Introduction to localization. In: Physics Reports. Band 67, 1980, Les Houches Lectures
  • Topological considerations. In: Prange und Girvin (Hrsg.): The Quantum Hall Effect. Springer 1990

Literatur Bearbeiten

Weblinks Bearbeiten

Commons: David Thouless – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien
  • Informationen der Nobelstiftung zur Preisverleihung 2016 an David Thouless (englisch)
  • D. J. Thouless. In: Physics History Network. American Institute of Physics (englisch)
  • (Memento vom 25. August 2004 im Internet Archive)
  • 2000 Lars Onsager Prize Recipient. David James Thouless, University of Washington (Americal Physical Society)
  • D. J. Thouless, Ping Ao, Qian Niu, M. R. Geller, C. Wexler: Quantized Vortices in Superfluids and Superconductors. 1997, arxiv:cond-mat/9709127.

Einzelnachweise Bearbeiten

  1. David J. Thouless: Facts. In: Nobelprize.org. Abgerufen am 9. April 2019 (englisch).
  2. D. J. Thouless, M. Kohmoto, M. P. Nightingale, M. den Nijs: Quantized Hall Conductance in a Two-Dimensional Periodic Potential. In: Physical Review Letters. Band 49, 1982, S. 405
  3. Pamela Kalte u. a. American Men and Women of Science. Thomson Gale 2004.
  4. Nachruf von J. Michael Kosterlitz in The Guardian vom 19. April 2019 (englisch).
Personendaten
NAME Thouless, David J.
ALTERNATIVNAMEN Thouless, David James (vollständiger Name)
KURZBESCHREIBUNG britischer theoretischer Physiker und Nobelpreisträger
GEBURTSDATUM 21. September 1934
GEBURTSORT Bearsden, Schottland
STERBEDATUM 6. April 2019
STERBEORT Cambridge
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Veröffentlichungsdatum:
David James Thouless 21 September 1934 in Bearsden Schottland 6 April 2019 in Cambridge 1 war ein britischer theoretischer Physiker und Gewinner des Wolf Preises 2016 erhielt er zusammen mit F Duncan M Haldane und J Michael Kosterlitz fur Forschungen zur Theorie topologischer Phasen der Materie den Nobelpreis fur Physik David J Thouless 1995 Inhaltsverzeichnis 1 Leben und Karriere 2 Werk 3 Ehrungen und Mitgliedschaften 4 Privates 5 Schriften 6 Literatur 7 Weblinks 8 EinzelnachweiseLeben und Karriere BearbeitenDavid Thouless war der Sohn von Robert Thouless 1894 1984 und dessen Ehefrau Priscilla geb Gorton Er machte 1955 seinen Bachelor Abschluss an der Universitat Cambridge promovierte 1958 an der Cornell University unter Hans Bethe und war danach 1958 59 als Postdoc in Berkeley Lawrence Berkeley National Laboratory und 1959 bis 1961 an der Birmingham University bei Rudolf Peierls 1961 bis 1965 war er Lecturer an der Universitat Cambridge 1965 bis 1978 war er Professor fur mathematische Physik in Birmingham war 1978 Professor an der Queen s University Kingston bevor er 1979 1980 Professor of Applied Science an der Yale University und 1980 Professor fur Physik an der University of Washington in Seattle wurde 1988 bis 1998 war er dort Uehling Distinguished Scholar Von 2003 bis zu seinem Tod im Jahre 2016 war er dort Professor Emeritus 1983 bis 1985 war er Royal Society Research Fellow und Professor an der Universitat Cambridge Werk BearbeitenThouless leistete viele wichtige Beitrage zur Theorie der kondensierten Materie und Vielteilchentheorie Wahrend seiner Zeit in Birmingham untersuchte er mit mathematischen Mitteln die Natur der Kosterlitz Thouless Ubergange im XY Modell die Beispiele fur topologische Phasenubergange sind Ubergange zwischen zwei Unordnungsphasen von denen die eine durch Bildung topologischer Vortex Anregungen erzeugt wird Ausserdem beschaftigte er sich mit der Anderson Lokalisierung von Elektronen in ungeordneten Festkorpern und mit Spin Glasern Ab den 1980er Jahren beschaftigte er sich u a mit quantisierten Vortex Anregungen in Supraflussigkeiten und Supraleitern und dem Quanten Hall Effekt Anfang der 1960er Jahre beschaftigte er sich auch mit kollektiven Anregungen in Atomkernen und mit der Theorie der Kernmaterie Eine Arbeit von Thouless Mahito Kohmoto M P Nightingale und M den Nijs von 1982 identifizierte eine topologische Invariante im ganzzahligen Quanten Hall Effekt die TKNN Invariante 2 in einem vereinfachten Modell ohne Wechselwirkung der Elektronen untereinander die eine Erklarung der Stabilitat des Effekts liefert Die TKNN Zahl ist eine ganze Zahl n displaystyle n nbsp die uber s x y n e 2 h displaystyle sigma xy frac ne 2 h nbsp die quantisierte Hall Leitfahigkeit fur jedes Band ergibt und uber ein Integral der Bloch Wellenfunktionen uber die magnetische Brillouin Zone ausgedruckt werden kann Sie entspricht topologisch der ersten Chernklasse eines U 1 Faserbundels Topologische Phasen in Festkorpern wurden 2005 aktuell mit der Einfuhrung Topologischer Isolatoren durch Charles L Kane und Shoucheng Zhang die auch experimentell beobachtet wurden Ehrungen und Mitgliedschaften BearbeitenThouless war Fellow der Royal Society Fellow der American Physical Society Fellow der American Academy of Arts and Sciences und seit 1995 Mitglied der US amerikanischen National Academy of Sciences Er erhielt 1973 die Maxwell Medaille 1990 den Wolf Preis fur Physik 1993 die Dirac Medaille den Holweck Preis den Fritz London Memorial Prize 1984 2000 den Lars Onsager Preis sowie 2016 den Nobelpreis fur Physik gemeinsam mit F Duncan M Haldane und J Michael Kosterlitz fur die theoretischen Entdeckungen der topologischen Phasenubergange und Phasen der Materie 1986 erhielt er einen Sc D der Universitat Cambridge Privates Bearbeiten1958 heiratete er Margaret Scrase Er hatte mit ihr zwei Sohne und eine Tochter 3 Seine Frau wurde spater zur Professorin fur Pathobiologie an die Universitat Washington berufen Im Jahr 2016 war David J Thouless schon an Demenz erkrankt konnte aber noch an der Nobelpreisverleihung in Stockholm teilnehmen und sich daruber freuen 4 Schriften BearbeitenQuantum mechanics of many particle systems 1961 deutsch Quantenmechanik der Vielteilchensysteme BI Hochschultaschenbuch 1961 Topological quantum numbers in non relativistic physics World Scientific 1998 mit John M Kosterlitz Ordering metastability and phase transitions in 2 dimensional systems In Journal of Physics C Band 6 1973 S 1181 Condensed matter physics in less than 3 dimensions In Davies The new physics 1990 Introduction to localization In Physics Reports Band 67 1980 Les Houches Lectures Topological considerations In Prange und Girvin Hrsg The Quantum Hall Effect Springer 1990Literatur BearbeitenAndrea Taroni David J Thouless 1934 2019 In Nature Band 569 2019 S 193 doi 10 1038 d41586 019 01424 y Marcel den Nijs David Thouless 1934 2019 In Science Band 364 Nr 6443 2019 S 835 doi 10 1126 science aax9125Weblinks Bearbeiten nbsp Commons David Thouless Sammlung von Bildern Videos und Audiodateien Informationen der Nobelstiftung zur Preisverleihung 2016 an David Thouless englisch D J Thouless In Physics History Network American Institute of Physics englisch David Thouless profile in the LANL Daily News Bulletin Memento vom 25 August 2004 im Internet Archive 2000 Lars Onsager Prize Recipient David James Thouless University of Washington Americal Physical Society D J Thouless Ping Ao Qian Niu M R Geller C Wexler Quantized Vortices in Superfluids and Superconductors 1997 arxiv cond mat 9709127 Einzelnachweise Bearbeiten David J Thouless Facts In Nobelprize org Abgerufen am 9 April 2019 englisch D J Thouless M Kohmoto M P Nightingale M den Nijs Quantized Hall Conductance in a Two Dimensional Periodic Potential In Physical Review Letters Band 49 1982 S 405 Pamela Kalte u a American Men and Women of Science Thomson Gale 2004 Nachruf von J Michael Kosterlitz in The Guardian vom 19 April 2019 englisch Trager des Nobelpreises fur Physik 1901 Rontgen 1902 Lorentz Zeeman 1903 Becquerel M Curie P Curie 1904 Rayleigh 1905 Lenard 1906 J J Thomson 1907 Michelson 1908 Lippmann 1909 Braun Marconi 1910 van der Waals 1911 Wien 1912 Dalen 1913 Kamerlingh Onnes 1914 Laue 1915 W H Bragg W L Bragg 1916 nicht verliehen 1917 Barkla 1918 Planck 1919 Stark 1920 Guillaume 1921 Einstein 1922 N Bohr 1923 Millikan 1924 M Siegbahn 1925 Franck Hertz 1926 Perrin 1927 Compton C T R Wilson 1928 O W Richardson 1929 de Broglie 1930 Raman 1931 nicht verliehen 1932 Heisenberg 1933 Schrodinger Dirac 1934 nicht verliehen 1935 Chadwick 1936 Hess C D Anderson 1937 Davisson G P Thomson 1938 Fermi 1939 Lawrence 1940 1942 nicht verliehen 1943 Stern 1944 Rabi 1945 Pauli 1946 Bridgman 1947 Appleton 1948 Blackett 1949 Yukawa 1950 Powell 1951 Cockcroft Walton 1952 Bloch Purcell 1953 Zernike 1954 Born Bothe 1955 Lamb Kusch 1956 Shockley Bardeen Brattain 1957 Yang T D Lee 1958 Tscherenkow Frank Tamm 1959 Segre Chamberlain 1960 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