A física da matéria condensada estuda as propriedades físicas da matéria nos seus estados condensados: sólidos e líquidos. É o maior ramo da física em número de investigadores e produziu algumas das tecnologias mais importantes do mundo moderno. Os semicondutores, supercondutores, cristais líquidos e materiais magnéticos estão todos dentro do seu âmbito. O campo investiga como os átomos e os eletrões se organizam e como essa organização produz as propriedades que observamos.

A ideia principal é que o comportamento coletivo importa. Um único eletrão é simples. Um trilião de eletrões a interagir entre si e com uma rede de átomos pode produzir fenómenos que nenhuma partícula individual exibe. A supercondutividade, onde a corrente flui com resistência nula, é um exemplo. O magnetismo é outro. Os isolados topológicos, que conduzem a eletricidade na sua superfície, mas não no seu interior, são uma descoberta mais recente. A física da matéria condensada também estuda as transições de fase: como um material muda de uma fase para outra e o que acontece no ponto crítico. O campo sobrepõe-se à ciência dos materiais, à química e à engenharia, e impulsionou os avanços na computação, na energia e na medicina.

Tópicos em matéria condensada

• Semicondutores. Materiais que conduzem eletricidade sob determinadas condições.
• Supercondutores. Resistência nula abaixo de uma temperatura crítica.
• Magnetismo. Como os spins se alinham nos materiais.
• Transições de fase. Variações entre os estados sólido, líquido e outros.
• Materiais topológicos. Conduza nas superfícies, isole no interior.

A física da matéria condensada não se limita apenas aos sólidos. Ela também estuda a matéria mole, incluindo polímeros, géis e cristais líquidos.