Nascido na Escócia, filho de pais ingleses, o Dr. Thouless lecionou em Cambridge, mas recebeu seu Nobel enquanto era afiliado à Universidade de Washington.

A pesquisa do Dr. Thouless tratou da física da matéria condensada e, especificamente, do que acontece quando a matéria muda de fase – como, por exemplo, quando o gelo derrete e se torna líquido ou a água ferve e se transforma em vapor.

Embora as transições de fase pareçam enganosamente simples, a matemática revela-se extremamente complexa e importante – especialmente quando se olha para tal transição ao nível microscópico usando a mecânica quântica.

A pesquisa do Dr. Thouless tem aplicações reais e potenciais para o desenvolvimento e refinamento de uma ampla gama de dispositivos eletrônicos, semicondutores e até mesmo computadores quânticos, que poderão um dia usar as propriedades de partículas fundamentais, como o spin, para realizar cálculos poderosos e incrivelmente rápidos.

Foi na década de 1970, enquanto trabalhava na Universidade de Birmingham, na Inglaterra, que o Dr. Thouless se interessou em saber se as transições de fase poderiam ocorrer em materiais superfinos, basicamente bidimensionais, e transformá-los em supercondutores – isto é, materiais através dos quais uma corrente elétrica poderia passar sem resistência.

Muitos cientistas pensaram que tais transições eram impossíveis, raciocinando que flutuações térmicas aleatórias impediriam a ordem adequada dos átomos e moléculas que é necessária para a ocorrência de supercondutividade ou superfluidez.

O Dr. Thouless recebeu metade do Prêmio Nobel de Física de 2016. Ele o compartilhou com dois cientistas nascidos na Grã-Bretanha: J. Michael Kosterlitz, que era afiliado à Universidade Brown, e F. Duncan M. Haldane , da Universidade de Princeton.

Kosterlitz, trabalhando juntos, atacaram o problema das transições de fase usando topologia, um ramo da matemática que se concentra nas formas fundamentais das coisas, observando quais propriedades de um objeto são preservadas quando ele é alterado ou deformado. (As superfícies topológicas são parcialmente definidas pelo número de furos que possuem. Um donut e uma xícara de café são considerados semelhantes porque cada um tem um furo.)

Para grande surpresa do mundo científico, o Dr. em temperaturas tão baixas, esses sistemas se alinham para permitir a ocorrência de supercondutividade ou superfluidez.

Mas, concluíram eles, se a temperatura do material aumentar, causando uma mudança de fase, os vórtices se separam, roubando ao material os seus “super” poderes. Essa mudança de fase ficou conhecida como transição Kosterlitz-Thouless.

Experimentos posteriores provaram que a teoria estava correta.

Na altura do anúncio do comité do Nobel em 2016, Michael S. Turner, físico da Universidade de Chicago, descreveu o trabalho do Dr. Thouless e dos outros como “verdadeiramente transformacional, com consequências a longo prazo, tanto práticas como fundamentais”.

Em 1982, o Dr. Thouless trouxe a topologia para resolver outro problema: o efeito Hall quântico.

O efeito Hall recebeu o nome do físico americano Edwin Herbert Hall (1855 – 1938), que em 1879 descobriu que quando um campo magnético é posicionado em ângulo reto e próximo a um material condutor através do qual passa uma corrente, ele cria uma diferença de tensão no material. (A razão simples é que o campo magnético atrai ou repele os elétrons da corrente, criando uma pequena diferença de potencial elétrico no material.)

Em 1980, um físico alemão, Klaus von Klitzing, ao repetir a experiência de Hall – mas utilizando uma película fina arrefecida quase ao zero absoluto – descobriu que alterações na condutância, ou resistência eléctrica, do material, em função do campo magnético aplicado a ele. ele, variado em degraus, como os de uma escada.

Descobriu-se que não importava se o material tivesse muitas imperfeições, garantindo assim que o experimento poderia ser repetido com outros materiais defeituosos. Isso foi significativo porque tornou as aplicações industriais da descoberta muito mais fáceis.

Por sua descoberta, o Dr. Klitzing recebeu o Prêmio Nobel em 1985.

Os teóricos queriam explicar matematicamente a descoberta do Dr. Klitzing, então o Dr. Thouless, trabalhando com três assistentes de pesquisa, aplicou a topologia ao problema. Isto levou a um artigo histórico em 1982 que ligava a descoberta do Dr. Klitzing aos chamados números de Chern – em homenagem ao matemático Shiing-Shen Chern (1911 – 2004) – que são usados ​​para caracterizar formas topológicas.

Foi por esse insight matemático, bem como por seu trabalho anterior com o Dr. Kosterlitz, que o Dr. Thouless recebeu metade do Prêmio Nobel.

David James Thouless nasceu em 21 de setembro de 1934, em Bearsden, Escócia, filho de Robert e Priscilla (Gorton) Thouless, ambos originários da Inglaterra. (Ele disse que seu sobrenome era uma variação de Thewless e Thewlis.) Sua mãe ensinava inglês em Manchester, Inglaterra, antes de dar à luz a irmã mais velha do Dr. Thouless, Susan, em 1925. O pai do Dr. de Glasgow e conhecido do público de rádio por seus programas sobre pensamento crítico. Ele baseou-se nesses programas para escrever o livro “Straight and Crooked Thinking” (publicado nos Estados Unidos como “How to Think Straight”), que se tornou leitura obrigatória para estudantes de retórica.

Dr. Thouless prosseguiu seus estudos de graduação na Universidade de Cambridge antes de obter seu doutorado. na Universidade Cornell. Ele estudou lá com Hans Bethe (1906 — 2005), que recebeu o Prêmio Nobel de Física em 1967.

Depois de se formar em Cornell em 1958, o Dr. Thouless passou um ano no Laboratório Nacional Lawrence Berkeley, na Califórnia, antes de ingressar no departamento de física matemática da Universidade de Birmingham, onde trabalhou com Rudolf Peierls (1907 — 1995), outro físico de renome mundial.

Thouless permaneceu em Birmingham até 1978. Depois lecionou na Universidade de Yale por dois anos antes de ser nomeado para a Universidade de Washington, em Seattle, onde trabalhou até 2014. Depois retornou para Cambridge.

Thouless recebeu o prestigioso Prêmio Wolf de física e a Medalha Dirac, em homenagem a Paul Dirac, um dos pais da física quântica, em 1993.