Yoğun madde fiziği, maddenin yoğun fazlarındaki (katı ve sıvı) fiziksel özelliklerini inceler. Araştırmacı sayısı bakımından fiziğin en büyük dalıdır ve modern dünyanın en önemli teknolojilerinden bazılarını ortaya çıkarmıştır. Yarı iletkenler, süper iletkenler, sıvı kristaller ve manyetik malzemeler bu alanın kapsamına girer. Bu alan, atomların ve elektronların kendilerini nasıl organize ettiklerini ve bu organizasyonun gözlemlediğimiz özellikleri nasıl ürettiğini sorgular.

Temel fikir, kolektif davranışın önemli olduğudur. Tek bir elektron basittir. Birbirleriyle ve atomlardan oluşan bir kafesle etkileşime giren trilyonlarca elektron, tek bir parçacığın sergilemediği olaylar üretebilir. Akımın sıfır dirençle aktığı süperiletkenlik bir örnektir. Manyetizma bir diğeridir. Yüzeylerinde iletken olan ancak iç kısımlarında iletken olmayan topolojik yalıtkanlar daha yeni bir keşiftir. Yoğun madde fiziği ayrıca faz geçişlerini de inceler: bir malzemenin bir fazdan diğerine nasıl değiştiğini ve kritik noktada ne olduğunu. Bu alan malzeme bilimi, kimya ve mühendislikle örtüşmekte olup, bilgisayar, enerji ve tıp alanlarında ilerlemelere öncülük etmiştir.

Yoğun madde fiziği konuları

• Yarıiletkenler. Belirli koşullar altında iletkenlik gösteren malzemeler.
• Süperiletkenler. Kritik sıcaklığın altında sıfır direnç.
• Manyetizma. Malzemelerde spinlerin nasıl hizalandığı.
• Faz geçişleri. Katı, sıvı ve diğer haller arasındaki değişimler.
• Topolojik malzemeler. Yüzeylerde iletken, iç kısımda yalıtkan.

Yoğun madde fiziği sadece katı maddelerle ilgili değildir. Polimerler, jeller ve sıvı kristaller de dahil olmak üzere yumuşak maddeleri de inceler.