응집물리학은 고체와 액체와 같은 응축된 상태의 물질의 물리적 성질을 연구하는 학문입니다. 연구자 수로 따지면 물리학에서 가장 큰 분야이며, 현대 사회에 매우 중요한 기술들을 탄생시켰습니다. 반도체, 초전도체, 액정, 자성 물질 등이 모두 응집물리학의 범위에 속합니다. 이 분야는 원자와 전자가 어떻게 조직화되는지, 그리고 그 조직화가 우리가 관찰하는 물리적 성질을 어떻게 만들어내는지를 탐구합니다.

핵심적인 통찰은 집단적 행동이 중요하다는 것입니다. 단일 전자는 단순하지만, 수조 개의 전자가 서로 그리고 원자 격자와 상호작용하면서 단일 입자에서는 나타나지 않는 현상을 만들어낼 수 있습니다. 전류가 저항 없이 흐르는 초전도 현상이 그 예이며, 자성 또한 마찬가지입니다. 표면에서는 전기가 통하지만 내부에서는 통하지 않는 위상 절연체는 비교적 최근에 발견된 물질입니다. 응집물리학은 또한 상전이, 즉 물질이 한 상에서 다른 상으로 변하는 과정과 임계점에서 어떤 일이 일어나는지를 연구합니다. 이 분야는 재료과학, 화학, 공학과 겹치며, 컴퓨팅, 에너지, 의학 분야의 발전을 이끌어 왔습니다.

응집물질 분야의 주제들

• 반도체. 특정 조건에서 전도성을 나타내는 물질.
• 초전도체.
• 자성.
• 상전이.
• 위상학적 재료.

응집물리학은 고체에만 국한된 학문이 아닙니다. 고분자, 젤, 액정 등을 포함한 연성 물질도 연구합니다.