Guillermo Halperin

William P. Halperin es un físico , académico e investigador canadiense-estadounidense . Es profesor titular de física (Cátedra Orrington Lunt) en la Universidad Northwestern . ^{[ 1 ]}

Halperin es un físico experimentalista especializado en física de la materia condensada, centrado en investigaciones a temperaturas ultrabajas de líquidos y sólidos cuánticos, en particular el ^{³He líquido y sólido (el isótopo ligero del helio),} materiales cuánticos superconductores y superconductividad no convencional , compuestos magnéticos y materiales altamente porosos, incluyendo aerogeles , vidrios porosos y cementos. Ha desarrollado técnicas acústicas especializadas para temperaturas muy bajas, así como aplicaciones de resonancia magnética nuclear (RMN) para campos magnéticos muy altos. ^{[ 2 ]}

Halperin es miembro vitalicio de la Sociedad Estadounidense de Física (APS) y de la División de Física de la Materia Condensada (DCMP) de la APS. Fue elegido presidente de la DCMP en 2017 ^{[ 3 ]} y miembro del Consejo Administrativo de la APS para el período 2020-2024. Ha sido editor de Progress in Low Temperature Physics (volúmenes 14-16) ^{[ 4 ] .}

Halperin nació en Ottawa el 16 de julio de 1945. Estudió en el Kingston Collegiate and Vocational Institute en Kingston, Ontario, y en el Lycée Lavoisier de París. Tras obtener su licenciatura en la Universidad Queen's en 1967 y su maestría en la Universidad de Toronto en 1968, se trasladó a Estados Unidos, donde obtuvo su doctorado en 1975 bajo la dirección de Robert C. Richardson en la Universidad de Cornell. ^{[ 1 ]}

Halperin comenzó su carrera como profesor asistente en la Universidad Northwestern en 1975, y fue ascendido a profesor asociado en 1981 y a profesor titular en 1986. De 1979 a 1985, trabajó como investigador asociado residente en el Laboratorio Nacional Argonne . También tuvo un breve nombramiento en 1984 en el Centre National de Recherche Scientifique como investigador asociado en Grenoble, Francia. ^{[ 1 ]}

Halperin fue nombrado jefe del Departamento de Física y Astronomía desde 1991 hasta 1996, y director del Programa Integrado de Ciencias en la Universidad Northwestern desde 1998 hasta 2003. ^{[ 1 ]}

La investigación de Halperin se centra en la física de la materia condensada, con especial atención a las investigaciones a temperaturas ultrabajas de líquidos y sólidos cuánticos, en particular el ^3He líquido y sólido (el isótopo ligero del helio), la superconductividad no convencional, los compuestos magnéticos y los materiales altamente porosos, incluidos los aerogeles, los vidrios porosos y los cementos. Sus descubrimientos en resonancia magnética acústica y nuclear incluyen el sonido transversal y los modos colectivos del parámetro de orden en el 3He superfluido ^, [ ^{5 ] los} efectos de tamaño cuántico en nanopartículas, ^{[ 6 ]} y, para el ^3He sólido , la primera observación del orden magnético nuclear.

Halperin construyó un refrigerador Pomeranchuk, ^{[ 7 ]} y con este dispositivo en 1974 alcanzó la temperatura más baja lograda hasta entonces en ^3He líquido , a una temperatura de 0,0007 K. ^{[ 8 ]} Inventó una escala de temperatura termodinámica ^{[ 9 ]} que condujo a su descubrimiento del antiferromagnetismo en ^3He sólido . Esta fue la primera observación de orden magnético en un sistema nuclear. ^{[ 8 ]} Hasta entonces, el orden magnético solo se conocía entre los electrones.

Halperin ha estudiado las propiedades magnéticas y acústicas de las fases superfluídas del ^3He , un superfluido topológico no convencional de pares de átomos de helio a bajas temperaturas por debajo de 0,0025 K, descubierto por Osheroff, Richardson y Lee ^{[ 10 ]} y confirmado por Halperin y colaboradores ^{[ 7 ] . Existen dos fases superfluídas en campo magnético cero: las fases A y B. La fase A es una fase quiral que rompe la simetría de inversión temporal. La fase B rompe la simetría de espín-órbita relativa y es isotrópica. Leggett [ 11 ]} explicó los desplazamientos de frecuencia de RMN en la fase A dentro del marco de la teoría de la superconductividad electrónica de Bardeen, Cooper y Schrieffer (1957) ^{[ 12 ] .}

Según un punto de vista aceptado en ese momento, la dirección de polarización de las ondas sonoras en líquidos debe estar alineada con su dirección de propagación, lo que se conoce como sonido longitudinal. Sin embargo, Halperin y sus colaboradores, en particular con su estudiante Yoonseok Lee, descubrieron que el sonido con polarización transversal se propaga de manera robusta en el superfluido ^3He , de forma bastante similar a la conocida propagación de las ondas electromagnéticas de la luz. Esta fue la primera demostración de la propagación de ondas sonoras transversales en un líquido. ^{[ 13 ]} También descubrieron que estas ondas sonoras transversales en ^3He exhiben una rotación de Faraday de su polarización en presencia de un campo magnético. El comportamiento análogo para las ondas de luz fue descubierto por Michael Faraday en 1845. ^{[ 14 ]} Estas observaciones, replicadas en helio superfluido, concuerdan estrechamente con las predicciones teóricas de Moores y Sauls. ^{[ 15 ]} El fenómeno está estrechamente relacionado con una predicción aún no confirmada experimentalmente de Landau (1957) ^{[ 16 ]} de que las ondas sonoras transversales podrían propagarse en el ^3He líquido normal en su estado de líquido de Fermi degenerado a temperaturas superiores a las de sus fases superfluidas. Se cree que la superconductividad en algunos materiales cuánticos, como el compuesto UPt ₃ , está estrechamente relacionada con la superfluidez en ^3He , que exhibe simetría quiral y rompe la simetría de inversión temporal. ^{[ 17 ] [ 18 ]}

Una nueva área de investigación en fluidos cuánticos se abrió con el descubrimiento de fases de impurezas de ³He superfluido ^por Parpia ^{[ 19 ]} y por Halperin ^{[ 20 ],} descritas teóricamente por Sauls ^{[ 21 ]} . Estas son fases superfluidas de ^³He líquido inmerso en un aerogel de sílice altamente poroso. Se encontró que la estabilidad de los superfluidos A y B podía diseñarse mediante la introducción de anisotropía con la deformación del aerogel: la deformación positiva favorece la estabilización de la fase quiral A y la deformación negativa estabiliza la fase isotrópica B ^{[ 22 ] .}

• 1967 - Premio Príncipe de Gales (mejor expediente académico), Universidad Queen's
• 1967 - Beca del Consejo Nacional de Investigación (Canadá)
• 1977 - Becario Alfred P. Sloan ^{[ 23 ]}
• 1995 - Miembro de la Sociedad Estadounidense de Física ^{[ 24 ]}
• 2000-2001 - Profesor Wender-Lewis de Docencia e Investigación
• 2001-2016 - Profesor de Física John Evans
• 2007-2008 - Premio E. LeRoy Hall, Premio a la Excelencia Docente
• 2016 - Orrington Lunt, Profesor de Física
• 2017 - Premio Memorial Fritz London ^{[ 25 ]}

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