Физика конденсированных сред изучает физические свойства вещества в его конденсированных фазах: твердых телах и жидкостях. Это крупнейшая отрасль физики по количеству исследователей, и она создала некоторые из наиболее значимых технологий современного мира. Полупроводники, сверхпроводники, жидкие кристаллы и магнитные материалы — все это входит в сферу ее изучения. Эта область исследует, как атомы и электроны организуются, и как эта организация обуславливает наблюдаемые нами свойства.

Главная идея заключается в том, что коллективное поведение имеет значение. Отдельный электрон — это простое явление. Триллион электронов, взаимодействующих друг с другом и с решеткой атомов, могут создавать явления, которые не проявляет ни одна отдельная частица. Сверхпроводимость, при которой ток течет с нулевым сопротивлением, — один из примеров. Магнетизм — другой. Топологические изоляторы, проводящие ток по поверхности, но не по объему, — более позднее открытие. Физика конденсированных сред также изучает фазовые переходы: как материал переходит из одной фазы в другую и что происходит в критической точке. Эта область пересекается с материаловедением, химией и инженерией и способствовала развитию вычислительной техники, энергетики и медицины.

Темы физики конденсированных сред

• Полупроводники. Материалы, проводящие ток при определенных условиях.
• Сверхпроводники. Нулевое сопротивление ниже критической температуры.
• Магнетизм. Как выравниваются спины в материалах.
• Фазовые переходы. Изменения между твердым, жидким и другими состояниями.
• Топологические материалы. Проводят на поверхностях, изолируют внутри.

Физика конденсированных сред изучает не только твердые тела. Она также исследует мягкие материалы, включая полимеры, гели и жидкие кристаллы.