凝聚態物理學
編輯凝聚態物理學是場物理,隨著宏觀和微觀物理特性的交易事項。特別地,它與“濃縮”階段有關,只要系統中的組成部分數量非常大且組成部分之間的交互作用很強,就會出現“濃縮”階段。凝聚相最常見的例子是固體和液體,它們是由原子之間的電磁力產生的。凝聚態物理學家試圖通過物理規律來了解這些相的行為。特別是,它們包括量子力學定律、電磁學和統計力學。
更奇特的冷凝相包括超導通過在低某些材料表現相溫度,所述鐵磁和反鐵磁的相位旋轉上晶格原子和玻色-愛因斯坦凝聚在發現超冷原子系統。凝聚態物理研究涉及通過實驗探針測量各種材料特性,以及使用理論物理方法來開發有助于理解物理行為的數學模型。
可用于研究的系統和現象的多樣性使凝聚態物理學成為當代物理學中最活躍的領域:三分之一的美國物理學家自認為是凝聚態物理學家、凝聚態物理學分部是在美國物理協會。該領域與化學、材料科學、工程學和納米技術重疊,并且與原子物理學和生物物理學密切相關。該理論物理學凝聚態物質與粒子物理學和核物理學有著重要的概念和方法。
直到1940年代,物理學、晶體學、冶金學、彈性學、磁性學等各種學科都被視為不同領域,直到1940年代它們被歸類為固態物理學。大約在1960年代,液體物理性質的研究被添加到此列表中,從而構成了新的,相關的凝聚態物理專業的基礎。根據物理學家菲利普·沃倫·安德森(Philip Warren Anderson)的說法,這個詞是由他和沃爾克·海涅(Volker Heine)創造的,當時他們將他們在劍橋的卡文迪許實驗室(Cavendish Laboratories)的小組名稱從固態理論到1967年的“凝聚態理論”,因為他們認為這并不排除他們對液體,核物質等研究的興趣。盡管安德森(Anderson)和海涅(Heine)幫助普及了“濃縮物質”的名稱,但它已經在歐洲出現了很多年,最顯著的形式是斯普林格出版社發行的英文、法文和德文期刊,標題為凝聚態物理,于1963年發布。1960年代和1970年代的資金環境和冷戰政治也是導致某些物理學家更喜歡使用“凝聚態物理學”這個名稱的因素,它強調了從事固體、液體、等離子體和其他復雜物質的物理學家遇到的科學問題的普遍性。問題,通常是與金屬和半導體的工業應用有關的“固態物理學”。在貝爾電話實驗室是第院所開展凝聚態物理學研究項目之一。
應用
編輯凝聚態物理學的研究引起了多種器件的應用,例如半導體晶體管的發展,激光技術以及在納米技術的背景下研究的幾種現象。諸如掃描隧道顯微鏡的方法可用于控制納米尺度的工藝,并引起了納米加工的研究。
在量子計算中,信息由量子位或量子位表示。量子比特可以脫散完成有用的計算之前迅速。在實現量子計算之前必須解決這個嚴重的問題。為了解決這個問題,幾個有前途的方法提出了凝聚態物理,包括約瑟夫森結量子比特,自旋電子利用量子比特自旋磁性材料的方向,或者拓撲非阿貝爾anyons從分數量子霍爾效應的狀態。
凝聚態物理在生物物理學中也有重要的用途,例如磁共振成像的實驗方法,在醫學診斷中被廣泛使用。
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