La physique de la matière condensée étudie les propriétés physiques de la matière dans ses états condensés : solides et liquides. C’est la branche de la physique la plus importante en nombre de chercheurs, et elle a permis le développement de certaines des technologies les plus marquantes du monde moderne. Les semi-conducteurs, les supraconducteurs, les cristaux liquides et les matériaux magnétiques relèvent tous de son domaine. Cette discipline s’intéresse à la manière dont les atomes et les électrons s’organisent, et comment cette organisation engendre les propriétés que nous observons.

L'idée centrale est que le comportement collectif est essentiel. Un électron isolé est simple. Un billion d'électrons interagissant entre eux et avec un réseau d'atomes peuvent produire des phénomènes qu'aucune particule isolée ne présente. La supraconductivité, où le courant circule sans résistance, en est un exemple. Le magnétisme en est un autre. Les isolants topologiques, conducteurs en surface mais pas en profondeur, sont une découverte plus récente. La physique de la matière condensée étudie également les transitions de phase : comment un matériau passe d'une phase à une autre et ce qui se produit au point critique. Ce domaine recoupe la science des matériaux, la chimie et l'ingénierie, et a permis des avancées majeures en informatique, en énergie et en médecine.

Sujets en matière condensée

• Semiconducteurs. Matériaux qui conduisent sous certaines conditions.
• Supraconducteurs. Résistance nulle en dessous d'une température critique.
• Magnétisme. Comment les spins s'alignent dans les matériaux.
• Transitions de phase. Changements entre l'état solide, liquide et autres états.
• Matériaux topologiques. Conducteurs en surface, isolants à l'intérieur.

La physique de la matière condensée ne se limite pas aux solides. Elle étudie également la matière molle, notamment les polymères, les gels et les cristaux liquides.