ジョン・M・コステリッツ：トポロジカル相転移で知られる物理学者

主な貢献

コステリッツは、現在一般にコステリッツ＝サウレス（KT）転移と呼ばれる転移の一群の特定につながった理論研究で最もよく知られている。こうした系では、低温での秩序は秩序パラメータの小さな揺らぎによってではなく、トポロジカル欠陥が束縛を解かれることによって失われる。二次元流体、超伝導薄膜、および関連するモデルでは、これは渦と反渦の対に当たる。彼の研究は、長距離相関、繰り込みの考え方、そして物質相の分類におけるトポロジーの重要性を強調した。

背景と発展

KT転移の描像は、強い揺らぎによって通常の長距離秩序が抑制される理想化された二次元モデルの研究から生まれた。コステリッツは、しばしば他の理論家と共同で研究し、低温では束縛された欠陥対が支配的であること、また高温でそれらが増殖すると物理的挙動に急激な変化が生じることを示した。この理論的枠組みは、薄い層や二次元格子における融解、超流動、磁気秩序をめぐる問題の解明に寄与した。

応用と重要性

• 渦が散逸を支配する薄い超伝導膜および超流動膜の性質を説明する。
• 二次元材料の物理学、および平面状の幾何学に閉じ込められた超低温原子気体を用いる現代の実験に適用される。
• 凝縮系物理学の研究全体で後に探究される、より広範なトポロジカル物質相の概念に基礎的な考え方を与えた。

受賞と経歴

これらの理論的進展により、コステリッツは2016年、「凝縮系におけるトポロジカル相転移とトポロジカル物質相の理論的発見」を理由として、デイヴィッド・サウレスおよびダンカン・ホールデンとともにノーベル物理学賞を受賞した。彼は生化学者ハンス・コステリッツの息子であり、その業績は凝縮系物理学に関する概説や教科書でしばしば引用される。経歴や論文についての詳細は、学術プロフィールや所属機関のページで確認できる。

KT転移の入門的な解説を求める読者は、標準的な凝縮系物理学の教科書や概説を参照できる。それらでは、トポロジーが相の分類をどのように変えるか、またこれらの考え方が低次元系における理論と実験の双方にどのような影響を及ぼすかが論じられている。