Duncan Haldane: El teórico que esperó treinta años para ser creído

Publicó trabajos en la década de 1980 que contradecían la sabiduría convencional de la física de la materia condensada tan profundamente que le costó incluso conseguir su publicación. Tres décadas después, tras la creación por parte de otros científicos de materiales que exhibían los extraños estados de la materia que él solo había modelado sobre el papel, Duncan Haldane recibió la llamada de Estocolmo. "Mi trabajo fue una especie de durmiente", dijo después, con una característica subestimación. "No se convirtió en un gran asunto hasta que mi trabajo fue ampliado" por otros.

El inusual origen de un físico

Frederick Duncan Michael Haldane nació el 14 de septiembre de 1951 en Londres, hijo de un médico del ejército británico que conoció a la madre de Haldane, Ljudmila Renko, una estudiante de medicina eslovena, mientras estaba destinado cerca de la frontera entre Yugoslavia y Austria después de la Segunda Guerra Mundial; un trasfondo que más tarde le valió a Haldane la doble nacionalidad británica y eslovena, esta última concedida en 2019. Asistió a la St Paul's School de Londres antes de ingresar en el Christ's College de Cambridge, donde obtuvo su licenciatura y, en 1978, su doctorado, trabajando bajo la dirección de Philip Warren Anderson, un físico que ya había ganado su propio Premio Nobel por su trabajo en sistemas desordenados y magnéticos, un mentor apropiado, dado el camino que seguiría la carrera de Haldane.

Teorizando sobre materia que nadie había visto aún

La carrera temprana de Haldane le llevó al Institut Laue–Langevin en Francia de 1977 a 1981, luego a la Universidad del Sur de California y, desde 1986, a la Universidad de California en San Diego. Fue durante este periodo, principalmente en la década de 1980, cuando produjo el trabajo teórico que definiría su carrera: aplicar la topología —una rama de las matemáticas que se ocupa de las propiedades preservadas bajo deformación continua, siendo el ejemplo clásico que una taza de café y un dónut son equivalentes porque cada uno tiene exactamente un agujero— para describir el comportamiento magnético de cadenas unidimensionales de átomos y las sorprendentes fases en las que puede entrar la materia a temperaturas extremadamente bajas. Lo que se conoció como la "conjetura de Haldane" predijo una diferencia fundamental en el comportamiento entre las cadenas de átomos con espín cuántico entero frente a semientero, una distinción que parecía, en aquel momento, casi demasiado extraña para ser físicamente real. Según el relato de Princeton sobre su año Nobel, Haldane "luchó por publicar" este trabajo porque iba en contra de las suposiciones establecidas en el campo; harían falta otros físicos, años después, sintetizando realmente materiales con las propiedades que sus ecuaciones describían, para que la importancia de la idea se volviera innegable.

Princeton y el reconocimiento

Haldane se incorporó a la Universidad de Princeton en 1990, ocupando finalmente la cátedra Eugene Higgins y más tarde la cátedra Sherman Fairchild de Física, puesto que sigue ocupando. Su investigación se amplió a lo largo de las décadas para abarcar los líquidos de Luttinger, el efecto Hall cuántico fraccionario, el análisis del espectro de entrelazamiento, los aislantes topológicos y los aislantes de Chern, y las descripciones geométricas de los fenómenos de Hall cuántico utilizando lo que los especialistas llaman campos de tensor métrico espacial unimodular; territorio técnico, pero todo ello extendiendo la misma idea subyacente de que la forma de las matemáticas subyacentes a un sistema físico, no solo su energía, puede determinar fases de la materia completamente nuevas. Fue elegido miembro de la Royal Society en 1996 y de la American Physical Society una década antes, junto con la American Academy of Arts and Sciences, la American Association for the Advancement of Science y el Institute of Physics de Gran Bretaña. Recibió el Premio Oliver E. Buckley de Materia Condensada en 1993 y la Medalla Dirac en 2012, y fue elegido miembro de la Academia Nacional de Ciencias de EE. UU. en 2017.

La llamada del Nobel

En octubre de 2016, Haldane compartió el Premio Nobel de Física con David Thouless de la Universidad de Washington y J. Michael Kosterlitz de la Universidad de Brown "por los descubrimientos teóricos de las transiciones de fase topológicas y las fases topológicas de la materia", un trabajo que la Real Academia Sueca de Ciencias atribuyó la apertura de un campo de investigación completamente nuevo que conecta las matemáticas abstractas con materiales reales, uno que el comité del premio señaló que podría alimentar eventualmente a nuevas generaciones de componentes electrónicos y computadoras cuánticas. Haldane recibió la tradicional llamada de madrugada desde Suecia alrededor de las 4:30 a.m. hora de Princeton, y según sus propias palabras, se sintió sorprendido y gratificado, sobre todo porque gran parte del trabajo teórico subyacente se había realizado décadas antes, silenciosamente, antes de que la física experimental se pusiera al día, y el campo mismo había, según su descripción, "explotado" desde entonces a medida que los científicos aprendían a fabricar materiales con las propiedades exóticas que él solo había podido modelar sobre el papel. Vive en Princeton, Nueva Jersey, con su esposa, Odile Belmont.

Por qué Duncan es llamado un genio

El argumento a favor de su genialidad es tan claro como permite la física: Haldane predijo, utilizando matemáticas puras, fenómenos físicos que los experimentalistas solo podrían observar y confirmar décadas después, tras construir materiales y técnicas que aún no existían cuando él realizó el trabajo teórico. Eso se acerca a la definición clásica de la física teórica en su máxima expresión: describir la naturaleza correctamente antes de que la naturaleza se haya mostrado a sí misma. La advertencia honesta es que Haldane no trabajó de forma aislada: compartió el premio con otros dos físicos cuyo trabajo paralelo (transiciones de Kosterlitz-Thouless) forma un cuerpo de teoría entrelazado, y el impacto en el mundo real del campo —materiales y dispositivos topológicos prácticos— está, según el propio Haldane, todavía en etapas relativamente tempranas, más promesa que tecnología entregada. Su genio, en otras palabras, se describe mejor como un modelado matemático inusualmente clarividente más que como una invención que cambia el mundo de forma inmediata, el tipo de contribución cuyo valor tardó treinta años en ser plenamente registrado por la comunidad científica.

Legado

El marco topológico de Haldane se ha convertido desde entonces en una de las ramas más activas de la física de la materia condensada, sustentando la investigación en curso sobre materiales que algún día podrían soportar computadoras cuánticas más robustas y electrónica de menor consumo, precisamente porque los estados protegidos topológicamente resisten el tipo de pequeñas perturbaciones que interrumpen la materia ordinaria. Su carrera se erige como una ilustración inusualmente directa de la física teórica reivindicada en sus propios términos: una idea considerada demasiado extraña para publicarse fácilmente en 1983 fue, en 2016, considerada digna del mayor honor de la ciencia.