Vật lý chất rắn nghiên cứu các tính chất vật lý của vật chất ở trạng thái ngưng tụ: chất rắn và chất lỏng. Đây là ngành vật lý lớn nhất về số lượng nhà nghiên cứu và đã tạo ra một số công nghệ quan trọng nhất của thế giới hiện đại. Chất bán dẫn, chất siêu dẫn, tinh thể lỏng và vật liệu từ tính đều thuộc phạm vi nghiên cứu của nó. Lĩnh vực này đặt ra câu hỏi về cách các nguyên tử và electron tự sắp xếp và cách sắp xếp đó tạo ra các tính chất mà chúng ta quan sát được.

Điểm mấu chốt là hành vi tập thể rất quan trọng. Một electron đơn lẻ thì đơn giản. Một nghìn tỷ electron tương tác với nhau và với mạng lưới nguyên tử có thể tạo ra những hiện tượng mà không một hạt đơn lẻ nào thể hiện được. Hiện tượng siêu dẫn, nơi dòng điện chảy với điện trở bằng không, là một ví dụ. Từ tính là một ví dụ khác. Các chất cách điện tôpô, dẫn điện trên bề mặt nhưng không dẫn điện xuyên suốt khối lượng, là một phát hiện gần đây hơn. Vật lý chất rắn cũng nghiên cứu các chuyển pha: cách một vật liệu thay đổi từ pha này sang pha khác và điều gì xảy ra tại điểm tới hạn. Lĩnh vực này giao thoa với khoa học vật liệu, hóa học và kỹ thuật, và nó đã thúc đẩy những tiến bộ trong điện toán, năng lượng và y học.

Các chủ đề trong vật chất ngưng tụ

• Bán dẫn.
• Siêu dẫn.
• Từ tính.
• Chuyển pha.
• Vật liệu tôpô học.

Vật lý chất rắn không chỉ nghiên cứu chất rắn. Nó còn nghiên cứu cả vật chất mềm, bao gồm polyme, gel và tinh thể lỏng.