Оглавление
- 1 Физика конденсированных сред
- 1.1 История и развитие физики конденсированных сред
- 1.2 Основные концепции и методы
- 1.3 История и этимология
- 1.4 Основные достижения
- 1.5 Современные исследования и перспективы
- 1.6 История магнетизма
- 1.7 Современная физика многих тел
- 1.8 Квантовый эффект Холла
- 1.9 Высокотемпературные сверхпроводники
- 1.10 Теоретическая физика конденсированных сред
- 1.11 Появление новых свойств
- 1.12 Электронная теория твердых тел
- 1.13 Нарушение симметрии
- 1.14 Фазовые переходы
- 1.15 Типы фазовых переходов
- 1.16 Теории фазовых переходов
- 1.17 Экспериментальные методы
- 1.18 Приложения
- 1.19 Мезоскопическая физика
- 1.20 Основные понятия физики конденсированного состояния
- 1.21 Современная физика конденсированных сред
- 1.22 Введение в физику многих тел
- 1.23 Принципы физики конденсированных сред
- 1.24 Теория поля конденсированных сред
- 1.25 Физика конденсированных сред
- 1.26 Из хрустального лабиринта
- 1.27 Внешние ссылки
- 1.28 Полный текст статьи:
- 2 Физика конденсированного состояния
Физика конденсированных сред
-
История и развитие физики конденсированных сред
- Физика конденсированных сред изучает макроскопические и микроскопические свойства вещества.
- Включает изучение твердых, жидких и газообразных фаз, а также плазмы.
- Важные открытия включают сверхпроводимость, ферромагнетизм, антиферромагнетизм и жидкие кристаллы.
-
Основные концепции и методы
- Использует квантовую механику, электромагнетизм и статистическую механику.
- Разрабатывает математические модели и предсказывает свойства материалов.
- Пересекается с химией, материаловедением и нанотехнологиями.
-
История и этимология
- Термин “конденсированное вещество” введен Андерсоном и Гейне в 1967 году.
- Классическая физика включала исследования Дэви, Фарадея, Эндрюса и ван-дер-Ваальса.
- Появление квантовой механики связано с работами Паули, Зоммерфельда и Блоха.
-
Основные достижения
- Модель Друде описывала свойства металлов в терминах газа свободных электронов.
- Оннес обнаружил сверхпроводимость ртути в 1911 году.
- Бардин, Браттейн и Шокли разработали первый транзистор в 1947 году.
-
Современные исследования и перспективы
- Физика конденсированных сред активно развивается, включая изучение новых материалов и технологий.
- Тесно связана с атомной физикой и биофизикой.
- Важна для материаловедения, инженерии и нанотехнологий.
-
История магнетизма
- Магнетизм известен с 4000 года до н.э.
- Современные исследования начались с электродинамики Фарадея и Максвелла.
- Пьер Кюри открыл фазовый переход в точке Кюри.
- Пьер Вайс ввел понятие магнитных доменов.
- Модель Изинга описала магнитные материалы как периодическую решетку спинов.
-
Современная физика многих тел
- Модель Зоммерфельда и спиновые модели ферромагнетизма.
- Лев Ландау разработал теорию Ферми-жидкости и теорию среднего поля.
- Джон Бардин, Леон Купер и Роберт Шриффер разработали теорию сверхпроводимости BCS.
-
Квантовый эффект Холла
- Открыт Клаусом фон Клитцингом, Дордой и Пеппером в 1980 году.
- Роберт Лафлин объяснил точность интегрального плато.
- Хорст Стермер и Даниэль Цуй наблюдали дробный квантовый эффект Холла.
-
Высокотемпературные сверхпроводники
- Карл Мюллер и Йоханнес Беднорц открыли первый высокотемпературный сверхпроводник в 1986 году.
- Высокотемпературные сверхпроводники являются сильно коррелированными материалами.
-
Теоретическая физика конденсированных сред
- Использование теоретических моделей для понимания свойств вещества.
- Модели для изучения электронных свойств твердых тел и физики фазовых переходов.
- Современные исследования включают численные расчеты и математические методы.
-
Появление новых свойств
- Эмерджентность: поведение сложных скоплений частиц отличается от поведения их составляющих.
- Коллективные возбуждения ведут себя подобно фотонам и электронам.
- Новые свойства проявляются на границе раздела материалов.
-
Электронная теория твердых тел
- Модель Друде и закон Видемана-Франца.
- Арнольд Зоммерфельд включил статистику Ферми-Дирака.
- Макс фон Лауэ и Пауль Книппинг изучили структуру кристаллических тел.
- Феликс Блох предложил решение уравнения Шредингера.
- Теория Томаса-Ферми и волновая функция Хартри-Фока.
- Теория функционала плотности (DFT) Уолтера Кона, Пьера Хоэнберга и Лу Джеу Шама.
-
Нарушение симметрии
- Нарушение симметрии в кристаллических твердых телах и ферромагнетиках.
- Теорема Голдстоуна о бозонах Голдстоуна в системах с нарушенной симметрией.
-
Фазовые переходы
- Фазовый переход — изменение фазы системы при изменении внешнего параметра.
- В однокомпонентной системе классический фазовый переход происходит при определенной температуре.
- Квантовые фазовые переходы происходят при абсолютном нуле, когда порядок нарушается квантовыми флуктуациями.
-
Типы фазовых переходов
- Переходы первого порядка: резкое изменение порядка при определенной температуре.
- Переходы второго порядка: две фазы не сосуществуют при критической точке.
- Критические явления: экспоненциальное изменение свойств вблизи критической точки.
-
Теории фазовых переходов
- Теория Гинзбурга–Ландау: описывает непрерывные фазовые переходы сегнетоэлектриков и сверхпроводников I типа.
- Групповые методы перенормировки: усредняют флуктуации в различных масштабах.
-
Экспериментальные методы
- Спектроскопия: рентгеновские лучи, инфракрасный свет, нейтроны.
- Рассеяние: видимый свет, рентгеновские лучи, нейтроны.
- Внешние магнитные поля: ЯМР, квантовые колебания.
- Магнитно-резонансная спектроскопия: ЭПР, ЯМР, NQR, мюонная спиновая спектроскопия.
- Холодные атомарные газы: оптические решетки, конденсат Бозе–Эйнштейна.
-
Приложения
- Полупроводниковые транзисторы, лазерные технологии, магнитные накопители.
- Жидкие кристаллы, оптические волокна, нанотехнологии.
- Квантовые вычисления: кубиты с джозефсоновским переходом, спинтронные кубиты.
- Биомедицина: магнитно-резонансная томография.
-
Мезоскопическая физика
- Раздел физики конденсированных сред
- Занимается материалами среднего размера
-
Основные понятия физики конденсированного состояния
- Автор: Филип У. Андерсон
- Дата публикации: 2018-03-09
- Издательство: CRC Press
- ISBN: 978-0-429-97374-1
-
Современная физика конденсированных сред
- Авторы: Стивен М. Гирвин, Кун Янг
- Дата публикации: 2019-02-28
- Издательство: Кембриджский университет
- ISBN: 978-1-108-57347-4
-
Введение в физику многих тел
- Автор: Пирс Коулман
- Дата публикации: 2015
- ISBN: 0-521-86488-7
-
Принципы физики конденсированных сред
- Авторы: P. M. Чайкин, Т. C. Лубенский
- Дата публикации: 2000
- ISBN: 0-521-79450-1
-
Теория поля конденсированных сред
- Авторы: Александр Альтланд, Бен Саймонс
- Дата публикации: 2006
- ISBN: 0-521-84508-4
-
Физика конденсированных сред
- Автор: Майкл П. Мардер
- Дата публикации: 2010
- Издательство: Джон Уайли и сыновья
- ISBN: 0-470-61798-5
-
Из хрустального лабиринта
- Авторы: Лилиан Ходдесон, Эрнест Браун, Юрген Тайхман, Спенсер Веарт
- Дата публикации: 1992
- Издательство: Оксфордский университет
- ISBN: 0-19-505329-X
-
Внешние ссылки
- Материалы, связанные с физикой конденсированных сред, на Викискладе