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Die Physik der kondensierten Materie ist das Gebiet der Physik , das sich mit den makroskopischen und mikroskopischen physikalischen Eigenschaften der Materie befasst , insbesondere mit den festen und flüssigen Phasen, die durch elektromagnetische Kräfte zwischen Atomen entstehen . Allgemeiner befasst sich das Thema mit "kondensierten" Phasen der Materie: Systeme vieler Bestandteile mit starken Wechselwirkungen zwischen ihnen. Exotischere kondensierte Phasen umfassen die supraleitenden durch bestimmte Materialien bei niedriger zeigten Phasentemperatur , die ferromagnetischen und antiferromagnetische Phasen der Spins aufKristallgitter von Atomen und das Bose-Einstein-Kondensat in ultrakalten Atomsystemen . Physiker der kondensierten Materie versuchen, das Verhalten dieser Phasen durch Experimente zur Messung verschiedener Materialeigenschaften und durch Anwendung der physikalischen Gesetze der Quantenmechanik , des Elektromagnetismus , der statistischen Mechanik und anderer Theorien zur Entwicklung mathematischer Modelle zu verstehen .

Die Vielfalt der Systeme und Phänomene, die für das Studium zur Verfügung stehen, macht die Physik der kondensierten Materie zum aktivsten Gebiet der zeitgenössischen Physik: Ein Drittel aller amerikanischen Physiker identifiziert sich selbst als Physiker der kondensierten Materie [1], und die Abteilung für Physik der kondensierten Materie ist die größte Abteilung in die American Physical Society . [2] Das Gebiet überschneidet sich mit Chemie , Materialwissenschaften , Ingenieurwesen und Nanotechnologie und ist eng mit der Atomphysik und Biophysik verbunden . Die theoretische Physikder kondensierten Materie teilt wichtige Konzepte und Methoden mit denen der Teilchenphysik und der Kernphysik . [3]

Eine Vielzahl von Themen der Physik wie Kristallographie , Metallurgie , Elastizität , Magnetismus usw. wurden bis in die 1940er Jahre als unterschiedliche Bereiche behandelt, als sie als Festkörperphysik zusammengefasst wurden . Um die 1960er Jahre wurde die Untersuchung der physikalischen Eigenschaften von Flüssigkeiten in diese Liste aufgenommen, die die Grundlage für die umfassendere Spezialität der Festkörperphysik bildet. [4] Die Bell Telephone Laboratories waren eines der ersten Institute, das ein Forschungsprogramm in der Physik der kondensierten Materie durchführte. [4]

Etymologie [ Bearbeiten ]

Laut dem Physiker Philip Warren Anderson wurde die Verwendung des Begriffs "kondensierte Materie" zur Bezeichnung eines Studienbereichs von ihm und Volker Heine geprägt , als sie den Namen ihrer Gruppe in den Cavendish Laboratories , Cambridge, von Festkörpertheorie in Theorie änderten of Condensed Matter im Jahr 1967 [5], wie sie es für besser hielten, schloss ihr Interesse an Flüssigkeiten, Kernmaterie und so weiter ein. [6] [7] Obwohl Anderson und Heine dazu beigetragen haben, den Namen "kondensierte Materie" bekannt zu machen, wurde er in Europa seit einigen Jahren verwendet, am prominentesten in der Zeitschrift Springer-VerlagPhysik der kondensierten Materie , eingeführt 1963. [8] Der Name "Physik der kondensierten Materie" betonte die Gemeinsamkeit wissenschaftlicher Probleme von Physikern, die an Festkörpern, Flüssigkeiten, Plasmen und anderen komplexen Materien arbeiten, während "Festkörperphysik" häufig in Verbindung gebracht wurde mit eingeschränkten industriellen Anwendungen von Metallen und Halbleitern. In den 1960er und 70er Jahren waren einige Physiker der Ansicht, dass der umfassendere Name besser zum Finanzierungsumfeld und zur damaligen Politik des Kalten Krieges passt . [9]

Verweise auf "komprimierte" Zustände können auf frühere Quellen zurückgeführt werden. Zum Beispiel in der Einleitung zu seinem 1947 Buch kinetische Theorie der Flüssigkeiten , [10] Yakov Frenkel vorgeschlagen , dass „Die kinetische Theorie der Flüssigkeiten entsprechend als Verallgemeinerung und Erweiterung der kinetischen Theorie des Festkörpers. Wie in der Tat entwickelt werden muß Es wäre richtiger, sie unter dem Titel "kondensierte Körper" zu vereinen.

Geschichte der Festkörperphysik [ Bearbeiten ]

Klassische Physik [ Bearbeiten ]

Heike Kamerlingh Onnes und Johannes van der Waals mit dem Helium liquefactor in Leiden 1908

Eine der ersten Studien über kondensierte Materiezustände wurde vom englischen Chemiker Humphry Davy in den ersten Jahrzehnten des 19. Jahrhunderts durchgeführt. Davy beobachtete, dass von den vierzig damals bekannten chemischen Elementen sechsundzwanzig metallische Eigenschaften wie Glanz , Duktilität und hohe elektrische und thermische Leitfähigkeit aufwiesen. [11] Dies zeigt , dass die Atome in John Dalton ‚s Atomtheorie nicht unteilbar waren wie Dalton beansprucht, aber innere Struktur hatte. Davy behauptete weiter, dass Elemente, von denen damals angenommen wurde, dass sie Gase sind, wie Stickstoff und Wasserstoffkönnte unter den richtigen Bedingungen verflüssigt werden und würde sich dann wie Metalle verhalten. [12] [Anmerkung 1]

Im Jahr 1823 verflüssigte Michael Faraday , damals Assistent in Davys Labor, erfolgreich Chlor und verflüssigte anschließend alle bekannten gasförmigen Elemente mit Ausnahme von Stickstoff, Wasserstoff und Sauerstoff . [11] Kurz darauf, 1869, untersuchte der irische Chemiker Thomas Andrews den Phasenübergang von einer Flüssigkeit zu einem Gas und prägte den Begriff kritischer Punkt , um den Zustand zu beschreiben, in dem ein Gas und eine Flüssigkeit als Phasen nicht zu unterscheiden waren, [14] und den niederländischen Physiker Johannes van der Waalslieferte den theoretischen Rahmen, der die Vorhersage des kritischen Verhaltens anhand von Messungen bei viel höheren Temperaturen ermöglichte. [15] : 35–38 Bis 1908 gelang es James Dewar und Heike Kamerlingh Onnes , Wasserstoff und dann neu entdecktes Helium erfolgreich zu verflüssigen . [11]

Paul Drude schlug 1900 das erste theoretische Modell für ein klassisches Elektron vor, das sich durch einen metallischen Feststoff bewegt. [3] Drudes Modell beschrieb die Eigenschaften von Metallen in Form eines Gases freier Elektronen und war das erste mikroskopische Modell, das empirische Beobachtungen wie das Wiedemann-Franz-Gesetz erklärte . [16] [17] : 27–29 Trotz des Erfolgs des freien Elektronenmodells von Drude gab es jedoch ein bemerkenswertes Problem: Es konnte den elektronischen Beitrag zu den spezifischen Wärme- und magnetischen Eigenschaften von Metallen und die Temperaturabhängigkeit nicht korrekt erklären des spezifischen Widerstands bei niedrigen Temperaturen. [18] : 366–368

1911, drei Jahre nach der ersten Verflüssigung von Helium, entdeckte Onnes an der Universität Leiden die Supraleitung von Quecksilber , als er beobachtete, wie der spezifische elektrische Widerstand von Quecksilber bei Temperaturen unter einem bestimmten Wert verschwand. [19] Das Phänomen überraschte die besten theoretischen Physiker der Zeit völlig und blieb mehrere Jahrzehnte lang ungeklärt. [20] Albert Einstein sagte 1922 zu zeitgenössischen Theorien der Supraleitung, dass "wir mit unserer weitreichenden Unkenntnis der Quantenmechanik zusammengesetzter Systeme weit davon entfernt sind, aus diesen vagen Ideen eine Theorie zu erstellen". [21]

Aufkommen der Quantenmechanik [ Bearbeiten ]

Das klassische Modell von Drude wurde von Wolfgang Pauli , Arnold Sommerfeld , Felix Bloch und anderen Physikern erweitert. Pauli erkannte, dass die freien Elektronen im Metall der Fermi-Dirac-Statistik entsprechen müssen . Mit dieser Idee entwickelte er 1926 die Theorie des Paramagnetismus . Kurz darauf nahm Sommerfeld die Fermi-Dirac-Statistik in das Freie-Elektronen-Modell auf und machte es besser, die Wärmekapazität zu erklären. Zwei Jahre später verwendete Bloch die Quantenmechanik , um die Bewegung eines Elektrons in einem periodischen Gitter zu beschreiben. [18] : 366–368 Die von Auguste Bravais entwickelte Mathematik der Kristallstrukturen, Yevgraf Fjodorow und andere durch ihre zum Klassifizieren Kristalle verwendet Symmetriegruppe und Tabellen von Kristallstrukturen waren die Grundlage für die Serie International Tables für Kristallographie , zuerst veröffentlicht im Jahr 1935. [22] Bandstrukturrechnungen wurde erstmals im Jahr 1930 verwendet , die zur Vorhersage Eigenschaften neuer Materialien und 1947 John Bardeen , Walter Brattain und William Shockley entwickelten den erste Halbleiter - basierenden Transistor , eine Revolution in der Elektronik ankündigen. [3]

Eine Nachbildung des ersten Punktkontakttransistors in Bell Labs

Im Jahr 1879 entdeckte Edwin Herbert Hall von der Johns Hopkins University eine Spannung, die sich über Leitern quer zu einem elektrischen Strom im Leiter und einem Magnetfeld senkrecht zum Strom entwickelte. [23] Dieses Phänomen, das aufgrund der Art der Ladungsträger im Leiter auftrat, wurde als Hall-Effekt bezeichnet , wurde jedoch zu diesem Zeitpunkt nicht richtig erklärt, da das Elektron erst 18 Jahre später experimentell entdeckt wurde. Nach dem Aufkommen der Quantenmechanik entwickelte Lev Landau 1930 die Theorie der Landau-Quantisierung und legte den Grundstein für die theoretische Erklärung des Quanten-Hall-Effektsein halbes Jahrhundert später entdeckt. [24] : 458–460 [25]

Magnetismus als Eigenschaft der Materie ist in China seit 4000 v. Chr. Bekannt. [26] : 1–2 Die ersten modernen Untersuchungen des Magnetismus begannen jedoch erst mit der Entwicklung der Elektrodynamik durch Faraday, Maxwell und andere im 19. Jahrhundert, bei der Materialien anhand ihrer Reaktion auf Magnetisierung als ferromagnetisch , paramagnetisch und diamagnetisch klassifiziert wurden . [27] Pierre Curie untersuchte die Abhängigkeit der Magnetisierung von der Temperatur und entdeckte den Curie-Punkt- Phasenübergang in ferromagnetischen Materialien. [26] 1906 Pierre Weissführte das Konzept der magnetischen Domänen ein , um die Haupteigenschaften von Ferromagneten zu erklären. [28] : 9 Der erste Versuch einer mikroskopischen Beschreibung des Magnetismus wurde von Wilhelm Lenz und Ernst Ising anhand des Ising-Modells unternommen, in dem magnetische Materialien als aus einem periodischen Gitter von Spins bestehend beschrieben wurden , die gemeinsam Magnetisierung erlangten. [26] Das Ising-Modell wurde genau gelöst, um zu zeigen, dass eine spontane Magnetisierung nicht in einer Dimension auftreten kann, sondern in höherdimensionalen Gittern möglich ist. Weitere Forschungen wie von Bloch über Spinwellen und Néel überAntiferromagnetismus führte zur Entwicklung neuer magnetischer Materialien mit Anwendungen für magnetische Speichervorrichtungen . [26] : 36–38, g48

Moderne Vielkörperphysik [ Bearbeiten ]

Ein Magnetschwebe oberhalb einem Hochtemperatur - Supraleiters . Heute arbeiten einige Physiker daran, die Hochtemperatursupraleitung mithilfe der AdS / CFT-Korrespondenz zu verstehen. [29]

Das Sommerfeld-Modell und die Spinmodelle für den Ferromagnetismus veranschaulichten die erfolgreiche Anwendung der Quantenmechanik auf Probleme mit kondensierter Materie in den 1930er Jahren. Es gab jedoch immer noch einige ungelöste Probleme, insbesondere die Beschreibung der Supraleitung und des Kondo-Effekts . [30] Nach dem Zweiten Weltkrieg wurden verschiedene Ideen aus der Quantenfeldtheorie auf Probleme mit kondensierter Materie angewendet. Dazu gehörten die Erkennung kollektiver Anregungsmodi von Festkörpern und der wichtige Begriff eines Quasiteilchens. Der russische Physiker Lev Landau verwendete die Idee für die Fermi-Flüssigkeitstheoriewobei energiearme Eigenschaften wechselwirkender Fermionsysteme in Form von sogenannten Landau-Quasiteilchen angegeben wurden. [30] Landau entwickelte auch eine Mittelfeldtheorie für kontinuierliche Phasenübergänge, in der geordnete Phasen als spontaner Zusammenbruch der Symmetrie beschrieben wurden . Die Theorie führte auch den Begriff eines Ordnungsparameters ein , um zwischen geordneten Phasen zu unterscheiden. [31] Schließlich entwickelten John Bardeen , Leon Cooper und John Schrieffer 1956 die sogenannte BCS-Theorieder Supraleitung, basierend auf der Entdeckung, dass eine willkürlich geringe Anziehung zwischen zwei Elektronen mit entgegengesetztem Spin, die durch Phononen im Gitter vermittelt wird, zu einem gebundenen Zustand führen kann, der als Cooper-Paar bezeichnet wird . [32]

Der Quanten-Hall-Effekt : Komponenten des Hall-Widerstands in Abhängigkeit vom externen Magnetfeld [33] : Abb. 14

Die Untersuchung von Phasenübergängen und des kritischen Verhaltens von Observablen, die als kritische Phänomene bezeichnet werden , war in den 1960er Jahren ein Hauptinteresse. [34] Leo Kadanoff , Benjamin Widom und Michael Fisher entwickelten die Ideen kritischer Exponenten und Widom-Skalierung . Diese Ideen wurden 1972 von Kenneth G. Wilson unter dem Formalismus der Renormierungsgruppe im Kontext der Quantenfeldtheorie vereinheitlicht . [34]

Der Quanten-Hall-Effekt wurde 1980 von Klaus von Klitzing , Dorda und Pepper entdeckt, als sie beobachteten, dass die Hall-Leitfähigkeit ein ganzzahliges Vielfaches einer Grundkonstante ist (siehe Abbildung). Der Effekt war unabhängig von Parametern wie Systemgröße und Verunreinigungen . [33] 1981 schlug der Theoretiker Robert Laughlin eine Theorie vor, die die unerwartete Präzision des integralen Plateaus erklärt. Dies implizierte auch, dass die Hall-Leitfähigkeit proportional zu einer topologischen Invariante namens Chern-Zahl ist , deren Relevanz für die Bandstruktur von Festkörpern von David J. Thouless und Mitarbeitern formuliert wurde . [35] [36] :69, 74 Kurz darauf, 1982, beobachteten Horst Störmer und Daniel Tsui den fraktionierten Quanten-Hall-Effekt, bei dem die Leitfähigkeit nun ein rationales Vielfaches der Konstanten war. Laughlin erkannte 1983, dass dies eine Folge der Quasiteilchen-Wechselwirkung in den Hall-Zuständen war, und formulierte eine Variationsmethodenlösung namens Laughlin-Wellenfunktion . [37] Die Untersuchung der topologischen Eigenschaften des fraktionierten Hall-Effekts bleibt ein aktives Forschungsfeld. [38] Jahrzehnte später wurde die oben erwähnte topologische Bandentheorie von David J. Thouless und Mitarbeitern [39] aufgestellt.wurde weiter ausgebaut, was zur Entdeckung topologischer Isolatoren führte . [40] [41]

1986 entdeckten Karl Müller und Johannes Bednorz den ersten Hochtemperatursupraleiter , ein Material, das bei Temperaturen von bis zu 50 Kelvin supraleitend war . Es wurde erkannt, dass die Hochtemperatursupraleiter Beispiele für stark korrelierte Materialien sind, bei denen die Elektron-Elektron-Wechselwirkungen eine wichtige Rolle spielen. [42] Eine zufriedenstellende theoretische Beschreibung von Hochtemperatursupraleitern ist noch nicht bekannt, und das Gebiet stark korrelierter Materialien ist weiterhin ein aktives Forschungsthema.

Im Jahr 2009, David Field und Forscher an der Universität Aarhus spontane elektrische Felder entdeckten beim Erstellen prosaisch Filme [ Klärungsbedarf ] verschiedener Gas. Dies hat sich in jüngerer Zeit erweitert und bildet den Forschungsbereich der Spontelektrik . [43]

Im Jahr 2012 veröffentlichten mehrere Gruppen Preprints, die darauf hindeuten, dass Samariumhexaborid in Übereinstimmung mit den früheren theoretischen Vorhersagen die Eigenschaften eines topologischen Isolators besitzt [44] . [45] Da Samariumhexaborid ein etablierter Kondo-Isolator ist , dh ein stark korreliertes Elektronenmaterial, wird erwartet, dass das Vorhandensein eines topologischen Dirac-Oberflächenzustands in diesem Material zu einem topologischen Isolator mit starken elektronischen Korrelationen führen würde.

Theoretisch [ bearbeiten ]

Die theoretische Physik der kondensierten Materie beinhaltet die Verwendung theoretischer Modelle, um die Eigenschaften von Materiezuständen zu verstehen. Dazu gehören Modelle zur Untersuchung der elektronischen Eigenschaften von Festkörpern wie das Drude-Modell , die Bandstruktur und die Dichtefunktionaltheorie . Es wurden auch theoretische Modelle entwickelt, um die Physik von Phasenübergängen wie die Ginzburg-Landau-Theorie , kritische Exponenten und die Verwendung mathematischer Methoden der Quantenfeldtheorie und der Renormierungsgruppe zu untersuchen . Moderne theoretische Studien beinhalten die Verwendung numerischer Berechnungenvon elektronischen Strukturen und mathematischen Werkzeugen zum Verständnis von Phänomenen wie Hochtemperatursupraleitung , topologischen Phasen und Eichsymmetrien .

Entstehung [ Bearbeiten ]

Das theoretische Verständnis der Physik der kondensierten Materie ist eng mit dem Begriff der Entstehung verbunden , bei dem sich komplexe Anordnungen von Teilchen auf eine Weise verhalten, die sich dramatisch von ihren einzelnen Bestandteilen unterscheidet. [32] [38] Beispielsweise ist eine Reihe von Phänomenen im Zusammenhang mit der Hochtemperatursupraleitung nur unzureichend bekannt, obwohl die mikroskopische Physik einzelner Elektronen und Gitter bekannt ist. [46] In ähnlicher Weise wurden Modelle von Systemen kondensierter Materie untersucht, bei denen sich kollektive Anregungen wie Photonen und Elektronen verhalten , wodurch der Elektromagnetismus als emergentes Phänomen beschrieben wird. [47]Neue Eigenschaften können auch an der Grenzfläche zwischen Materialien auftreten: Ein Beispiel ist die Lanthanaluminat-Strontiumtitanat-Grenzfläche , an der zwei nichtmagnetische Isolatoren miteinander verbunden sind, um Leitfähigkeit, Supraleitung und Ferromagnetismus zu erzeugen .

Elektronische Festkörpertheorie [ edit ]

Der metallische Zustand war historisch gesehen ein wichtiger Baustein für die Untersuchung der Eigenschaften von Festkörpern. [48] Die erste theoretische Beschreibung von Metallen wurde 1900 von Paul Drude mit dem Drude-Modell gegeben , das die elektrischen und thermischen Eigenschaften erklärte, indem es ein Metall als ideales Gas der damals neu entdeckten Elektronen beschrieb . Er konnte das empirische Wiedemann-Franz-Gesetz ableiten und Ergebnisse in enger Übereinstimmung mit den Experimenten erhalten. [17] : 90–91 Dieses klassische Modell wurde dann von Arnold Sommerfeld verbessert, der die Fermi-Dirac-Statistik einbezogvon Elektronen und konnte das anomale Verhalten der spezifischen Wärme von Metallen im Wiedemann-Franz-Gesetz erklären . [17] : 101–103 1912 wurde die Struktur kristalliner Feststoffe von Max von Laue und Paul Knipping untersucht, als sie das Röntgenbeugungsmuster von Kristallen beobachteten und zu dem Schluss kamen, dass Kristalle ihre Struktur aus periodischen Atomgittern erhalten . [17] : 48 [49] 1928 lieferte der Schweizer Physiker Felix Bloch eine Wellenfunktionslösung für die Schrödinger-Gleichung mit einem periodischen Potential, bekannt alsBlochs Theorem . [50]

Die Berechnung der elektronischen Eigenschaften von Metallen durch Lösen der Vielkörperwellenfunktion ist häufig rechenintensiv. Daher sind Approximationsmethoden erforderlich, um aussagekräftige Vorhersagen zu erhalten. [51] Die in den 1920er Jahren entwickelte Thomas-Fermi-Theorie wurde verwendet, um die Systemenergie und die elektronische Dichte abzuschätzen, indem die lokale Elektronendichte als Variationsparameter behandelt wurde . Später in den 1930er Jahren entwickelten Douglas Hartree , Vladimir Fock und John Slater die sogenannte Hartree-Fock-Wellenfunktion als Verbesserung gegenüber dem Thomas-Fermi-Modell. Die Hartree-Fock-Methode berücksichtigte die Austauschstatistikvon Einzelteilchen-Elektronenwellenfunktionen. Im Allgemeinen ist es sehr schwierig, die Hartree-Fock-Gleichung zu lösen. Nur der Fall des freien Elektronengases kann genau gelöst werden. [48] : 330–337 Schließlich schlugen Walter Kohn , Pierre Hohenberg und Lu Jeu Sham in den Jahren 1964–65 die Dichtefunktionaltheorie vor, die realistische Beschreibungen der Volumen- und Oberflächeneigenschaften von Metallen lieferte. Die Dichtefunktionaltheorie (DFT) wird seit den 1970er Jahren häufig für Bandstrukturberechnungen verschiedener Feststoffe verwendet. [51]

Symmetriebrechung [ Bearbeiten ]

Einige Materiezustände weisen Symmetriebrechungen auf , bei denen die relevanten Gesetze der Physik eine Form von Symmetrie besitzen , die gebrochen ist. Ein häufiges Beispiel sind kristalline Feststoffe , die die kontinuierliche Translationssymmetrie aufbrechen . Andere Beispiele umfassen magnetisierte Ferromagnete , die die Rotationssymmetrie brechen , und exotischere Zustände wie den Grundzustand eines BCS- Supraleiters , der die Rotationssymmetrie der U (1) -Phase bricht . [52] [53]

Der Satz von Goldstone in der Quantenfeldtheorie besagt, dass in einem System mit gebrochener kontinuierlicher Symmetrie Anregungen mit beliebig niedriger Energie existieren können, die als Goldstone- Bosonen bezeichnet werden . In kristallinen Festkörpern entsprechen diese beispielsweise Phononen , die quantisierte Versionen von Gitterschwingungen sind. [54]

Phasenübergang [ Bearbeiten ]

Der Phasenübergang bezieht sich auf die Phasenänderung eines Systems, die durch die Änderung eines externen Parameters wie der Temperatur bewirkt wird . Der klassische Phasenübergang tritt bei endlicher Temperatur auf, wenn die Ordnung des Systems zerstört wurde. Wenn beispielsweise Eis schmilzt und zu Wasser wird, wird die geordnete Kristallstruktur zerstört.

Bei Quantenphasenübergängen wird die Temperatur auf den absoluten Nullpunkt gesetzt , und der nichtthermische Steuerparameter wie Druck oder Magnetfeld verursacht die Phasenübergänge, wenn die Ordnung durch Quantenfluktuationen zerstört wird, die aus dem Heisenbergschen Unsicherheitsprinzip herrühren . Hier beziehen sich die verschiedenen Quantenphasen des Systems auf unterschiedliche Grundzustände der Hamilton-Matrix . Das Verständnis des Verhaltens des Quantenphasenübergangs ist wichtig für die schwierigen Aufgaben der Erklärung der Eigenschaften von Seltenerd-Magnetisolatoren, Hochtemperatursupraleitern und anderen Substanzen. [55]

Es treten zwei Klassen von Phasenübergängen auf: Übergänge erster Ordnung und Übergänge zweiter oder kontinuierlicher Ordnung . Für letztere existieren die beiden beteiligten Phasen bei der Übergangstemperatur, die auch als kritischer Punkt bezeichnet wird, nicht nebeneinander . In der Nähe des kritischen Punkts erfahren Systeme ein kritisches Verhalten, bei dem einige ihrer Eigenschaften wie Korrelationslänge , spezifische Wärme und magnetische Suszeptibilität exponentiell voneinander abweichen. [55] Diese kritischen Phänomene stellen die Physiker vor ernsthafte Herausforderungen, da sie normal makroskopisch sindGesetze sind in der Region nicht mehr gültig, und es müssen neue Ideen und Methoden erfunden werden, um die neuen Gesetze zu finden, die das System beschreiben können. [56] : 75ff

Die einfachste Theorie, die kontinuierliche Phasenübergänge beschreiben kann, ist die Ginzburg-Landau-Theorie , die in der sogenannten Mittelfeldnäherung arbeitet . Es kann jedoch nur grob den kontinuierlichen Phasenübergang für Ferroelektrika und Typ I-Supraleiter erklären, der mikroskopische Wechselwirkungen mit großer Reichweite beinhaltet. Für andere Arten von Systemen, bei denen kurzreichweitige Wechselwirkungen in der Nähe des kritischen Punkts auftreten, ist eine bessere Theorie erforderlich. [57] : 8–11

Nahe dem kritischen Punkt treten die Schwankungen über einen weiten Bereich von Größenskalen auf, während das Merkmal des gesamten Systems skaleninvariant ist. Renormierungsgruppenmethoden mitteln sukzessive die kürzesten Wellenlängenschwankungen in Stufen, während ihre Auswirkungen in der nächsten Stufe erhalten bleiben. Somit können die Änderungen eines physikalischen Systems in verschiedenen Größenordnungen systematisch untersucht werden. Die Methoden tragen zusammen mit einer leistungsstarken Computersimulation wesentlich zur Erklärung der kritischen Phänomene bei, die mit einem kontinuierlichen Phasenübergang verbunden sind. [56] : 11

Experimentell [ bearbeiten ]

Die experimentelle Physik der kondensierten Materie beinhaltet die Verwendung experimenteller Sonden, um neue Eigenschaften von Materialien zu entdecken. Solche Sonden umfassen Effekte von elektrischen und magnetischen Feldern , Messen von Antwortfunktionen , Transporteigenschaften und Thermometrie . [58] Zu den häufig verwendeten experimentellen Methoden gehört die Spektroskopie mit Sonden wie Röntgenstrahlen , Infrarotlicht und unelastischer Neutronenstreuung . Untersuchung der thermischen Reaktion, wie z. B. der spezifischen Wärme und Messung des Transports über Wärme- und Wärmeleitung .

Bild eines Röntgenbeugungsmusters von einem Proteinkristall .

Streuung [ Bearbeiten ]

Bei mehreren Experimenten mit kondensierter Materie wird eine experimentelle Sonde wie Röntgenstrahlung , optische Photonen , Neutronen usw. auf Bestandteile eines Materials gestreut . Die Wahl der Streusonde hängt von der interessierenden Beobachtungsenergieskala ab. Sichtbares Licht hat eine Energie im Maßstab von 1 Elektronenvolt (eV) und wird als Streusonde verwendet, um Variationen der Materialeigenschaften wie Dielektrizitätskonstante und Brechungsindex zu messen . Röntgenstrahlen haben Energien in der Größenordnung von 10 keV und können daher Atomlängenskalen untersuchen und werden zur Messung von Variationen der Elektronenladungsdichte verwendet. [59] :33–34

Neutronen können auch Atomlängenskalen Sonde und werden Studie Streuung an Kernen und Elektronen verwendet Spins und der Magnetisierung (als Neutronen Spin aber keine Ladung). Coulomb- und Mott-Streumessungen können unter Verwendung von Elektronenstrahlen als Streusonden durchgeführt werden. [59] : 33–34 [60] : 39–43 In ähnlicher Weise kann die Positronenvernichtung als indirekte Messung der lokalen Elektronendichte verwendet werden. [61] Die Laserspektroskopie ist ein hervorragendes Instrument zur Untersuchung der mikroskopischen Eigenschaften eines Mediums, um beispielsweise verbotene Übergänge in Medien mit nichtlinearer optischer Spektroskopie zu untersuchen .[56] : 258–259

Externe Magnetfelder [ Bearbeiten ]

In der experimentellen Physik der kondensierten Materie wirken externe Magnetfelder als thermodynamische Variablen , die den Zustand, die Phasenübergänge und die Eigenschaften von Materialsystemen steuern. [62] Die Kernspinresonanz (NMR) ist eine Methode, mit der externe Magnetfelder verwendet werden, um Resonanzmoden einzelner Elektronen zu finden und so Informationen über die Atom-, Molekül- und Bindungsstruktur ihrer Nachbarschaft zu erhalten. NMR-Experimente können in Magnetfeldern mit Stärken bis zu 60 Tesla durchgeführt werden . Höhere Magnetfelder können die Qualität der NMR-Messdaten verbessern. [63] : 69 [64] : 185 Quantenschwingungenist eine weitere experimentelle Methode, bei der hohe Magnetfelder verwendet werden, um Materialeigenschaften wie die Geometrie der Fermi-Oberfläche zu untersuchen . [65] Hohe Magnetfelder werden nützlich sein, um die verschiedenen theoretischen Vorhersagen wie den quantisierten magnetoelektrischen Effekt , den bildmagnetischen Monopol und den halb-ganzzahligen Quanten-Hall-Effekt experimentell zu testen . [63] : 57

Kernspektroskopie [ Bearbeiten ]

Die lokale Struktur , die Struktur der nächsten Nachbaratome, der kondensierten Materie kann mit Methoden der Kernspektroskopie untersucht werden , die sehr empfindlich auf kleine Änderungen reagieren. Unter Verwendung spezifischer und radioaktiver Kerne wird der Kern zur Sonde, die mit seinen umgebenden elektrischen und magnetischen Feldern ( hyperfeine Wechselwirkungen ) interagiert . Die Methoden eignen sich zur Untersuchung von Defekten, Diffusion, Phasenwechsel und Magnetismus. Übliche Methoden sind zB NMR , Mössbauer-Spektroskopie oder gestörte Winkelkorrelation (PAC). Insbesondere PAC ist ideal für die Untersuchung von Phasenänderungen bei extremen Temperaturen über 2000 ° C, da die Methode keine Temperaturabhängigkeit aufweist.

Kalte Atomgase [ Bearbeiten ]

Das erste Bose-Einstein-Kondensat , das in einem Gas aus ultrakalten Rubidiumatomen beobachtet wurde . Die blauen und weißen Bereiche repräsentieren eine höhere Dichte.

Das Einfangen ultrakalter Atome in optischen Gittern ist ein experimentelles Werkzeug, das üblicherweise in der Physik der kondensierten Materie sowie in der Atom-, Molekül- und optischen Physik verwendet wird . Das Verfahren beinhaltet die Verwendung von optischen Lasern zur Bildung eines Interferenzmusters , das als Gitter wirkt und in das Ionen oder Atome bei sehr niedrigen Temperaturen eingebracht werden können. Kalte Atome in optischen Gittern werden als Quantensimulatoren verwendet, dh sie fungieren als steuerbare Systeme, die das Verhalten komplizierterer Systeme wie frustrierter Magnete modellieren können . [66] Insbesondere werden sie verwendet, um ein-, zwei- und dreidimensionale Gitter für ein Hubbard-Modell zu konstruierenmit vorgegebenen Parametern und zur Untersuchung von Phasenübergängen für die Ordnung von Antiferromagneten und Spinflüssigkeiten . [67] [68] [38]

1995 wurde ein auf eine Temperatur von 170 nK abgekühltes Gas aus Rubidiumatomen verwendet, um das Bose-Einstein-Kondensat , einen neuartigen Materiezustand, der ursprünglich von SN Bose und Albert Einstein vorhergesagt wurde, experimentell zu realisieren , wobei eine große Anzahl von Atomen ein Quant besetzt Zustand . [69]

Anwendungen [ bearbeiten ]

Computersimulation von Nanogears aus Fullerenmolekülen . Es ist zu hoffen, dass Fortschritte in den Nanowissenschaften dazu führen werden, dass Maschinen im molekularen Maßstab arbeiten.

Forschung in der Physik der kondensierten Materie [38] [70] zu mehreren Geräteanwendungen gegeben hat, wie beispielsweise die Entwicklung des Halbleitertransistors , [3] Lasertechnik, [56] und mehrere im Rahmen der untersuchten Phänomene Nanotechnologie . [71] : 111ff Methoden wie die Rastertunnelmikroskopie können zur Steuerung von Prozessen im Nanometerbereich eingesetzt werden und haben zur Untersuchung der Nanofabrikation geführt. [72]

Bei der Quantenberechnung werden Informationen durch Quantenbits oder Qubits dargestellt . Die Qubits können sich schnell lösen , bevor die nützliche Berechnung abgeschlossen ist. Dieses ernste Problem muss gelöst werden, bevor Quantencomputer realisiert werden können. Um dieses Problem zu lösen, werden in der Physik der kondensierten Materie mehrere vielversprechende Ansätze vorgeschlagen, darunter Josephson-Junction- Qubits, spintronische Qubits unter Verwendung der Spinorientierung magnetischer Materialien oder topologische nicht-abelsche Anyons aus fraktionierten Quanten-Hall - Effektzuständen . [72]

Die Physik der kondensierten Materie hat auch wichtige Verwendungszwecke für die Biophysik , beispielsweise die experimentelle Methode der Magnetresonanztomographie , die in der medizinischen Diagnose weit verbreitet ist. [72]

Siehe auch [ Bearbeiten ]

  • Weiche Materie
  • Green-Kubo-Beziehungen
  • Greensche Funktion (Vielteilchentheorie)
  • Materialwissenschaft  - Interdisziplinäres Feld, das sich mit der Entdeckung und Gestaltung neuer Materialien befasst, vor allem mit den physikalischen und chemischen Eigenschaften von Festkörpern
  • Kernspektroskopie
  • Vergleich von Software zur molekularmechanischen Modellierung
  • Transparente Materialien
  • Orbitalmagnetisierung
  • Symmetrie in der Quantenmechanik  - Eigenschaften, die der modernen Physik zugrunde liegen
  • Mesoskopische Physik  - Eine Subdisziplin der Physik der kondensierten Materie, die sich mit Materialien mittlerer Länge befasst

Notizen [ Bearbeiten ]

  1. ^ Seitdem sind sowohl Wasserstoff als auch Stickstoff verflüssigt worden; Gewöhnlicher flüssiger Stickstoff und Wasserstoff besitzen jedoch keine metallischen Eigenschaften. Die Physiker Eugene Wigner und Hillard Bell Huntington sagten 1935 voraus [13], dass ein metallischer Wasserstoffzustand bei ausreichend hohen Drücken (über 25 GPa )vorliegt, dies wurde jedoch noch nicht beobachtet.

Referenzen [ bearbeiten ]

  1. ^ "Jobs in der Physik der kondensierten Materie: Karrieren in der Physik der kondensierten Materie" . Physik heute Jobs . Archiviert vom Original am 27.03.2009 . Abgerufen am 01.11.2010 .
  2. ^ "Geschichte der Festkörperphysik" . Amerikanische Physikalische Gesellschaft . Abgerufen am 27. März 2012 .
  3. ^ a b c d Cohen, Marvin L. (2008). "Essay: Fünfzig Jahre Physik der kondensierten Materie" . Briefe zur körperlichen Überprüfung . 101 (25): 250001. Bibcode : 2008PhRvL.101y0001C . doi : 10.1103 / PhysRevLett.101.250001 . PMID 19113681 . Abgerufen am 31. März 2012 . 
  4. ^ a b Kohn, W. (1999). "Ein Aufsatz über die Physik der kondensierten Materie im 20. Jahrhundert" (PDF) . Rezensionen zur modernen Physik . 71 (2): S59 - S77. Bibcode : 1999RvMPS..71 ... 59K . doi : 10.1103 / RevModPhys.71.S59 . Archiviert vom Original (PDF) am 25. August 2013 . Abgerufen am 27. März 2012 .
  5. ^ "Philip Anderson" . Fachbereich Physik . Princeton University . Abgerufen am 27. März 2012 .
  6. ^ Anderson, Philip W. (November 2011). "Im Fokus: Mehr und anders" . World Scientific Newsletter . 33 : 2.
  7. ^ Anderson, Philip W. (2018-03-09). Grundbegriffe der Festkörperphysik . CRC Drücken Sie. ISBN 978-0-429-97374-1.
  8. ^ " Physik der kondensierten Materie " . 1963 . Abgerufen am 20. April 2015 .
  9. ^ Martin, Joseph D. (2015). "Was steckt in einer Namensänderung? Festkörperphysik, Festkörperphysik und Materialwissenschaft" (PDF) . Physik in der Perspektive . 17 (1): 3–32. Bibcode : 2015PhP .... 17 .... 3M . doi : 10.1007 / s00016-014-0151-7 . S2CID 117809375 .  
  10. ^ Frenkel, J. (1947). Kinetische Theorie der Flüssigkeiten . Oxford University Press.
  11. ^ a b c Goodstein, David ; Goodstein, Judith (2000). "Richard Feynman und die Geschichte der Supraleitung" (PDF) . Physik in der Perspektive . 2 (1): 30. Bibcode : 2000PhP ..... 2 ... 30G . doi : 10.1007 / s000160050035 . S2CID 118288008 . Archiviert vom Original (PDF) am 17. November 2015 . Abgerufen am 7. April 2012 .  
  12. ^ Davy, John, ed. (1839). Die gesammelten Werke von Sir Humphry Davy: Vol. II . Smith Elder & Co., Cornhill. p. 22 .
  13. ^ Silvera, Isaac F.; Cole, John W. (2010). "Metallischer Wasserstoff: Der bisher leistungsstärkste Raketentreibstoff" . Zeitschrift für Physik . 215 (1): 012194. Bibcode : 2010JPhCS.215a2194S . doi : 10.1088 / 1742-6596 / 215/1/012194 .
  14. ^ Rowlinson, JS (1969). "Thomas Andrews und der kritische Punkt". Natur . 224 (8): 541–543. Bibcode : 1969Natur.224..541R . doi : 10.1038 / 224541a0 . S2CID 4168392 . 
  15. ^ Atkins, Peter; de Paula, Julio (2009). Elemente der Physikalischen Chemie . Oxford University Press. ISBN 978-1-4292-1813-9.
  16. ^ Kittel, Charles (1996). Einführung in die Festkörperphysik . John Wiley & Sons. ISBN 978-0-471-11181-8.
  17. ^ a b c d Hoddeson, Lillian (1992). Aus dem Kristalllabyrinth: Kapitel aus der Geschichte der Festkörperphysik . Oxford University Press. ISBN 978-0-19-505329-6.
  18. ^ a b Kragh, Helge (2002). Quantengenerationen: Eine Geschichte der Physik im 20. Jahrhundert (Nachdruck ed.). Princeton University Press. ISBN 978-0-691-09552-3.
  19. ^ van Delft, Dirk; Kes, Peter (September 2010). "Die Entdeckung der Supraleitung" (PDF) . Physik heute . 63 (9): 38–43. Bibcode : 2010PhT .... 63i..38V . doi : 10.1063 / 1.3490499 . Abgerufen am 7. April 2012 .
  20. ^ Slichter, Charles. "Einführung in die Geschichte der Supraleitung" . Momente der Entdeckung . Amerikanisches Institut für Physik. Archiviert vom Original am 15. Mai 2012 . Abgerufen am 13. Juni 2012 .
  21. ^ Schmalian, Jörg (2010). "Fehlgeschlagene Theorien der Supraleitung". Modern Physics Letters . 24 (27): 2679–2691. arXiv : 1008.0447 . Bibcode : 2010MPLB ... 24.2679S . doi : 10.1142 / S0217984910025280 . S2CID 119220454 . 
  22. ^ Aroyo, Mois, I.; Müller, Ulrich; Wondratschek, Hans (2006). Historische Einführung (PDF) . Internationale Tabellen für die Kristallographie. A . S. 2–5. CiteSeerX 10.1.1.471.4170 . doi : 10.1107 / 97809553602060000537 . ISBN   978-1-4020-2355-2.
  23. ^ Hall, Edwin (1879). "Über eine neue Wirkung des Magneten auf elektrische Ströme" . Amerikanisches Journal der Mathematik . 2 (3): 287–92. doi : 10.2307 / 2369245 . JSTOR 2369245 . Archiviert vom Original am 08.02.2007 . Abgerufen am 28.02.2008 . 
  24. ^ Landau, LD; Lifshitz, EM (1977). Quantenmechanik: Nichtrelativistische Theorie . Pergamonpresse. ISBN 978-0-7506-3539-4.
  25. ^ Lindley, David (2015-05-15). "Fokus: Orientierungspunkte - Versehentliche Entdeckung führt zu Kalibrierungsstandard". Physik . 8 . doi : 10.1103 / Physics.8.46 .
  26. ^ a b c d Mattis, Daniel (2006). Die Theorie des Magnetismus leicht gemacht . World Scientific. ISBN 978-981-238-671-7.
  27. ^ Chatterjee, Sabyasachi (August 2004). "Heisenberg und Ferromagnetismus" . Resonanz . 9 (8): 57–66. doi : 10.1007 / BF02837578 . S2CID 123099296 . Abgerufen am 13. Juni 2012 . 
  28. ^ Visintin, Augusto (1994). Differentialmodelle der Hysterese . Springer. ISBN 978-3-540-54793-8.
  29. ^ Merali, Zeeya (2011). "Kollaborative Physik: Stringtheorie findet einen Bankkollegen" . Natur . 478 (7369): 302–304. Bibcode : 2011Natur.478..302M . doi : 10.1038 / 478302a . PMID 22012369 . 
  30. ^ a b Coleman, Piers (2003). "Vielkörperphysik: Unvollendete Revolution". Annales Henri Poincaré . 4 (2): 559–580. arXiv : cond-mat / 0307004 . Bibcode : 2003AnHP .... 4..559C . CiteSeerX 10.1.1.242.6214 . doi : 10.1007 / s00023-003-0943-9 . S2CID 8171617 .  
  31. ^ Kadanoff, Leo, P. (2009). Phasen der Materie und Phasenübergänge; Von der mittleren Feldtheorie zu kritischen Phänomenen (PDF) . Die Universität von Chicago.
  32. ^ a b Coleman, Piers (2016). Einführung in viele Körperphysik . Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-86488-6.
  33. ^ a b von Klitzing, Klaus (9. Dezember 1985). "Der quantisierte Hall-Effekt" (PDF) . Nobelprize.org .
  34. ^ a b Fisher, Michael E. (1998). "Renormierungsgruppentheorie: Grundlage und Formulierung in der statistischen Physik". Rezensionen zur modernen Physik . 70 (2): 653–681. Bibcode : 1998RvMP ... 70..653F . CiteSeerX 10.1.1.129.3194 . doi : 10.1103 / RevModPhys.70.653 . 
  35. ^ Avron, Joseph E.; Osadchy, Daniel; Seiler, Ruedi (2003). "Ein topologischer Blick auf den Quanten-Hall-Effekt". Physik heute . 56 (8): 38–42. Bibcode : 2003PhT .... 56h..38A . doi : 10.1063 / 1.1611351 .
  36. ^ David J Thouless (12. März 1998). Topologische Quantenzahlen in der nichtrelativistischen Physik . World Scientific. ISBN 978-981-4498-03-6.
  37. ^ Wen, Xiao-Gang (1992). "Theorie der Randzustände in fraktionierten Quanten-Hall-Effekten" (PDF) . International Journal of Modern Physics C . 6 (10): 1711–1762. Bibcode : 1992IJMPB ... 6.1711W . CiteSeerX 10.1.1.455.2763 . doi : 10.1142 / S0217979292000840 . Archiviert vom Original (PDF) am 22. Mai 2005 . Abgerufen am 14. Juni 2012 .  
  38. ^ a b c d Girvin, Steven M.; Yang, Kun (28.02.2019). Moderne Physik der kondensierten Materie . Cambridge University Press. ISBN 978-1-108-57347-4.
  39. ^ Thouless, DJ; Kohmoto, M.; Nachtigall, MP; den Nijs, M. (1982-08-09). "Quantisierte Hall-Leitfähigkeit in einem zweidimensionalen periodischen Potential" . Briefe zur körperlichen Überprüfung . 49 (6): 405–408. Bibcode : 1982PhRvL..49..405T . doi : 10.1103 / PhysRevLett.49.405 .
  40. ^ Kane, CL; Mele, EJ (23.11.2005). "Quanten-Spin-Hall-Effekt in Graphen" . Briefe zur körperlichen Überprüfung . 95 (22): 226801. arXiv : cond-mat / 0411737 . Bibcode : 2005PhRvL..95v6801K . doi : 10.1103 / PhysRevLett.95.226801 . PMID 16384250 . S2CID 6080059 .  
  41. ^ Hasan, MZ; Kane, CL (08.11.2010). "Kolloquium: Topologische Isolatoren" . Rezensionen zur modernen Physik . 82 (4): 3045–3067. arXiv : 1002,3895 . Bibcode : 2010RvMP ... 82.3045H . doi : 10.1103 / RevModPhys.82.3045 . S2CID 16066223 . 
  42. ^ Quintanilla, Jorge; Hooley, Chris (Juni 2009). "Das Rätsel der starken Korrelationen" (PDF) . Physikwelt . 22 (6): 32. Bibcode : 2009PhyW ... 22f..32Q . doi : 10.1088 / 2058-7058 / 22/06/38 . Archiviert vom Original (PDF) am 6. September 2012 . Abgerufen am 14. Juni 2012 .
  43. ^ Feld, David; Plekan, O.; Cassidy, A.; Balog, R.; Jones, NC und Dunger, J. (12. März 2013). "Spontane elektrische Felder in festen Filmen: Spontelektrik". Int.Rev.Phys.Chem . 32 (3): 345–392. doi : 10.1080 / 0144235X.2013.767109 . S2CID 96405473 . CS1 maint: multiple names: authors list (link)
  44. ^ Eugenie Samuel Reich (2012). "Hoffnungsfläche für exotischen Isolator" . Natur . 492 (7428): 165. Bibcode : 2012Natur.492..165S . doi : 10.1038 / 492165a . PMID 23235853 . 
  45. ^ Dzero, V.; K. Sun; V. Galitski; P. Coleman (2010). "Topologische Kondo-Isolatoren". Briefe zur körperlichen Überprüfung . 104 (10): 106408. arXiv : 0912.3750 . Bibcode : 2010PhRvL.104j6408D . doi : 10.1103 / PhysRevLett.104.106408 . PMID 20366446 . S2CID 119270507 .  
  46. ^ "Emergenz verstehen" . National Science Foundation . Abgerufen am 30. März 2012 .
  47. ^ Levin, Michael; Wen, Xiao-Gang (2005). "Kolloquium: Photonen und Elektronen als emergente Phänomene". Rezensionen zur modernen Physik . 77 (3): 871–879. arXiv : cond-mat / 0407140 . Bibcode : 2005RvMP ... 77..871L . doi : 10.1103 / RevModPhys.77.871 . S2CID 117563047 . 
  48. ^ a b Neil W. Ashcroft; N. David Mermin (1976). Festkörperphysik . Saunders College. ISBN 978-0-03-049346-1.
  49. ^ Eckert, Michael (2011). "Umstrittene Entdeckung: Die Anfänge der Röntgenbeugung in Kristallen im Jahr 1912 und ihre Auswirkungen" . Acta Crystallographica A . 68 (1): 30–39. Bibcode : 2012AcCrA..68 ... 30E . doi : 10.1107 / S0108767311039985 . PMID 22186281 . 
  50. ^ Han, Jung Hoon (2010). Festkörperphysik (PDF) . Sung Kyun Kwan Universität. Archiviert vom Original (PDF) am 20.05.2013.
  51. ^ a b Perdew, John P.; Ruzsinszky, Adrienn (2010). "Vierzehn einfache Lektionen in der Dichtefunktionaltheorie" (PDF) . Internationale Zeitschrift für Quantenchemie . 110 (15): 2801–2807. doi : 10.1002 / qua.22829 . Abgerufen am 13. Mai 2012 .
  52. ^ Nambu, Yoichiro (8. Dezember 2008). "Spontane Symmetrieunterbrechung in der Teilchenphysik: ein Fall von Kreuzbefruchtung" . Nobelprize.org .
  53. ^ Greiter, Martin (16. März 2005). "Wird die Invarianz des elektromagnetischen Messgeräts in Supraleitern spontan verletzt?" Annalen der Physik . 319 (2005): 217–249. arXiv : cond-mat / 0503400 . Bibcode : 2005AnPhy.319..217G . doi : 10.1016 / j.aop.2005.03.008 . S2CID 55104377 . 
  54. ^ Leutwyler, H. (1997). "Phononen als Goldsteinbosonen". Helv. Phys. Acta . 70 (1997): 275–286. arXiv : hep-ph / 9609466 . Bibcode : 1996hep.ph .... 9466L .
  55. ^ a b Vojta, Matthias (2003). "Quantenphasenübergänge". Berichte über Fortschritte in der Physik . 66 (12): 2069–2110. arXiv : cond-mat / 0309604 . Bibcode : 2003RPPh ... 66.2069V . CiteSeerX 10.1.1.305.3880 . doi : 10.1088 / 0034-4885 / 66/12 / R01 . S2CID 15806867 .  
  56. ^ a b c d Festkörperphysik, Physik bis in die 1990er Jahre . Nationaler Forschungs Rat. 1986. doi : 10.17226 / 626 . ISBN 978-0-309-03577-4.
  57. ^ Malcolm F. Collins Professor für Physik an der McMaster University (1989-03-02). Magnetische kritische Streuung . Oxford University Press, USA. ISBN 978-0-19-536440-8.
  58. ^ Richardson, Robert C. (1988). Experimentelle Methoden in der Festkörperphysik bei niedrigen Temperaturen . Addison-Wesley. ISBN 978-0-201-15002-5.
  59. ^ a b Chaikin, PM; Lubensky, TC (1995). Prinzipien der Physik der kondensierten Materie . Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-43224-5.
  60. ^ Wentao Zhang (22. August 2012). Photoemissionsspektroskopie an einem Hochtemperatursupraleiter: Eine Untersuchung von Bi2Sr2CaCu2O8 durch laserbasierte winkelaufgelöste Photoemission . Springer Science & Business Media. ISBN 978-3-642-32472-7.
  61. ^ Siegel, RW (1980). "Positronenvernichtungsspektroskopie". Jahresrückblick Materialwissenschaft . 10 : 393–425. Bibcode : 1980AnRMS..10..393S . doi : 10.1146 / annurev.ms.10.080180.002141 .
  62. ^ Ausschuss für Einrichtungen der Festkörperphysik (2004). "Bericht der IUPAP-Arbeitsgruppe über Einrichtungen für die Physik der kondensierten Materie: Hohe Magnetfelder" (PDF) . Internationale Union für reine und angewandte Physik. Archiviert vom Original (PDF) am 22.02.2014 . Abgerufen am 07.02.2016 . Das Magnetfeld ist nicht nur ein spektroskopisches Werkzeug, sondern eine thermodynamische Variable, die zusammen mit Temperatur und Druck den Zustand, die Phasenübergänge und die Eigenschaften von Materialien steuert.
  63. ^ a b Ausschuss zur Bewertung des aktuellen Status und der künftigen Ausrichtung der Wissenschaft über hohe Magnetfelder in den Vereinigten Staaten; Vorstand für Physik und Astronomie; Abteilung für Ingenieur- und Physikwissenschaften; Nationaler Forschungsrat (25. November 2013). High Magnetic Field Science und seine Anwendung in den USA: aktueller Status und zukünftige Richtungen . National Academies Press. doi : 10.17226 / 18355 . ISBN 978-0-309-28634-3.CS1 maint: multiple names: authors list (link)
  64. ^ Moulton, WG; Reyes, AP (2006). "Kernspinresonanz in Festkörpern bei sehr hohen Magnetfeldern" . In Herlach, Fritz (Hrsg.). Hohe Magnetfelder . Wissenschaft und Technik. World Scientific. ISBN 978-981-277-488-0.
  65. ^ Doiron-Leyraud, Nicolas; et al. (2007). "Quantenoszillationen und die Fermi-Oberfläche in einem unterdotierten Hoch-Tc-Supraleiter". Natur . 447 (7144): 565–568. arXiv : 0801.1281 . Bibcode : 2007Natur.447..565D . doi : 10.1038 / nature05872 . PMID 17538614 . S2CID 4397560 .  
  66. ^ Buluta, Iulia; Nori, Franco (2009). "Quantensimulatoren". Wissenschaft . 326 (5949): 108–11. Bibcode : 2009Sci ... 326..108B . doi : 10.1126 / science.1177838 . PMID 19797653 . S2CID 17187000 .  
  67. ^ Greiner, Markus; Fölling, Simon (2008). "Festkörperphysik: Optische Gitter". Natur . 453 (7196): 736–738. Bibcode : 2008Natur.453..736G . doi : 10.1038 / 453736a . PMID 18528388 . S2CID 4572899 .  
  68. ^ Jaksch, D.; Zoller, P. (2005). "Die Hubbard-Toolbox mit kaltem Atom". Annalen der Physik . 315 (1): 52–79. arXiv : cond-mat / 0410614 . Bibcode : 2005AnPhy.315 ... 52J . CiteSeerX 10.1.1.305.9031 . doi : 10.1016 / j.aop.2004.09.010 . S2CID 12352119 .  
  69. ^ Glanz, James (10. Oktober 2001). "3 in den USA ansässige Forscher gewinnen den Nobelpreis für Physik" . Die New York Times . Abgerufen am 23. Mai 2012 .
  70. ^ Coleman, Piers (2015). "Einführung in die Vielkörperphysik" . Cambridge Core . Abgerufen am 20.04.2020 .
  71. ^ Ausschuss für CMMP 2010; Solid State Sciences Committee; Vorstand für Physik und Astronomie; Abteilung für Ingenieur- und Physikwissenschaften, Nationaler Forschungsrat (21. Dezember 2007). Festkörper- und Materialphysik: Die Wissenschaft der Welt um uns herum . National Academies Press. doi : 10.17226 / 11967 . ISBN 978-0-309-13409-5.CS1 maint: multiple names: authors list (link)
  72. ^ a b c Yeh, Nai-Chang (2008). "Eine Perspektive der Grenzen in der modernen Physik der kondensierten Materie" (PDF) . AAPPS Bulletin . 18 (2) . Abgerufen am 19. Juni 2018 .

Weiterführende Literatur [ Bearbeiten ]

  • Anderson, Philip W. (2018-03-09). Grundbegriffe der Festkörperphysik . CRC Drücken Sie. ISBN 978-0-429-97374-1 . 
  • Girvin, Steven M.; Yang, Kun (28.02.2019). Moderne Physik der kondensierten Materie . Cambridge University Press. ISBN 978-1-108-57347-4 . 
  • Coleman, Piers (2015). "Einführung in die Vielkörperphysik". Cambridge Core . Abgerufen am 18.04.2020.
  • PM Chaikin und TC Lubensky (2000). Prinzipien der Festkörperphysik , Cambridge University Press; 1. Auflage, ISBN 0-521-79450-1 
  • Mudry, Christopher (2014). Vorlesungsunterlagen zur Feldtheorie in der Festkörperphysik . World Scientific. Bibcode : 2014lnft.book ..... M . doi : 10.1142 / 8697 . ISBN 978-981-4449-10-6.
  • Khan, Abdul Qadeer (21. November 1998). "Dimensionsanistrophie in der Festkörperphysik" (PDF) . Sieben nationale Symposien über Grenzen der Physik . 7. 7 (7) . Abgerufen am 21. Oktober 2012 .
  • Alexander Altland und Ben Simons (2006). Feldtheorie der kondensierten Materie , Cambridge University Press, ISBN 0-521-84508-4 . 
  • Michael P. Marder (2010). Physik der kondensierten Materie, zweite Ausgabe , John Wiley and Sons, ISBN 0-470-61798-5 . 
  • Lillian Hoddeson, Ernest Braun, Jürgen Teichmann und Spencer Weart, Hrsg. (1992). Aus dem Kristalllabyrinth: Kapitel aus der Geschichte der Festkörperphysik , Oxford University Press, ISBN 0-19-505329-X . 

Externe Links [ Bearbeiten ]

  • Medien zur Physik der kondensierten Materie bei Wikimedia Commons