Physik der kondensierten Materie

Physik der kondensierten Materie, eine Disziplin, die die thermischen, elastischen, elektrischen, magnetischen und optischen Eigenschaften fester und flüssiger Substanzen behandelt. Die Physik der kondensierten Materie wuchs in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts explosionsartig und hat zahlreiche wichtige wissenschaftliche und technische Errungenschaften erzielt, darunter den Transistor.

Physik: Festkörperphysik

Dieses Feld, das die thermischen, elastischen, elektrischen, magnetischen und optischen Eigenschaften fester und flüssiger Substanzen behandelt, wuchs explosionsartig

Unter den festen Materialien waren die größten theoretischen Fortschritte bei der Untersuchung kristalliner Materialien zu verzeichnen, deren einfache sich wiederholende geometrische Anordnungen von Atomen Mehrteilchensysteme sind, die eine Behandlung durch die Quantenmechanik ermöglichen. Da die Atome in einem Festkörper über große Entfernungen miteinander koordiniert sind, muss die Theorie über die für Atome und Moleküle geeignete Theorie hinausgehen. So enthalten Leiter wie Metalle einige sogenannte freie (oder leitende) Elektronen, die für die elektrische und den größten Teil der Wärmeleitfähigkeit des Materials verantwortlich sind und die kollektiv zum gesamten Feststoff und nicht zu einzelnen Atomen gehören. Halbleiter und Isolatoren, entweder kristallin oder amorph, sind andere Materialien, die auf diesem Gebiet der Physik untersucht werden.

Andere Aspekte der kondensierten Materie betreffen die Eigenschaften des gewöhnlichen flüssigen Zustands von Flüssigkristallen und bei Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt (–273,15 ° C oder –459,67 ° F) der sogenannten Quantenflüssigkeiten. Letztere weisen eine Eigenschaft auf, die als Superfluidität (vollständig reibungsfreier Fluss) bekannt ist und ein Beispiel für makroskopische Quantenphänomene darstellt. Beispiele für solche Phänomene sind auch die Supraleitung (vollständig widerstandsloser Stromfluss), eine Niedertemperatureigenschaft bestimmter metallischer und keramischer Materialien. Neben ihrer Bedeutung für die Technologie sind makroskopische flüssige und feste Quantenzustände in astrophysikalischen Theorien der Sternstruktur beispielsweise in Neutronensternen wichtig.