فیزیک ماده چگال

بیشتر شما با کلمه چگالی آشنا هستید. نسبت جرم به حجم مواد!
اما ماده با چگالی بیشتر یا ماده چگال تر ماده‌ای است که در حجم مشخصی از آن جرم بیشتری داشته باشیم.
اما این به معنی این نیست که فیزیک ماده چگال صرفاً به بررسی چیزهایی مثل سرب می‌‌پردازد!
راستش فیزیکدان ها در اوایل قرن ۲۰ تنها می‌‌توانستند مسأله‌های مربوط به گازها را حل کنند. در واقع حل کردن مسایلی که در آنها تعداد زیادی ذره دخیل هستند خیلی سختتر از مسایلی است که در آنها با یک یا دو ذره سر و کار داریم. برای یک ذره با استفاده از قوانین نیوتن به راحتی می‌‌شود مسأله را حل کرد. اما تصور کنید بخواهیم سه حرکت حدود یک مول گاز که ۱۰به توان ۲۳ مولکول دارد را با استفاده از معادلات نیوتن حل کنیم! مطمینا از پس این کار بر نمی‌آییم.
اما کاری که فیزیکدانها همیشه کرده‌اند و می‌کنند تقریب زدن است. در اوایل قرن ۲۰ با چشم پوشی از چیزهایی مثل بر هم کنش بین مولکولها و کامل فرض کردن گازها راه حلهایی برای بررسی مسأله گازهای رقیق ارایه شده است اما خوب با باقی مسایل چه باید می‌‌کردیم…
کم کم تلاش برای پاسخ دادن به این سوال منجر به ایجاد شاخه جدید در فیزیک شد. فیزیک ماده چگال یعنی فیزیک بررسی موادی که دیگر آنقدر رقیق نیستند که بشود از برهم کنش بین ذرات آن‌ها صرف نظر کرد. البته مهم‌ترین مثال برای این جور مسایل، مسایل مربوط به جامدات و به ویژه فلزات هستند.
چیزهایی مثل انبساط و انقباض، رسانایی، ظرفیت گرمایی، هدایت الکتریکی و … شناخته شده بودند اما راه حل و مدل قابل قبولی برای آنها ارایه نشد…امروز فیزیک ماده چگال دیگر جواب این سوالها را داده است اما جواب دادن به یک سوال باعث ایجاد چند سوال جدید می‌‌شود و به همین دلیل دامنه فیزیک ماده چگال بسیار گسترده شده است. ماده چگال کاران تجربی این روزها بیشتر در حال بررسی خواص مغناطیسی مواد و بحث ابر رسانایی هستند. چطور می‌‌شود ابر رساناها در دماهای بالاتر پیدا کرد و …
ماده چگال کاران تیوری نیز بعضاً دنبال پیدا کردن مدلی برای پدیده‌های مشاهده شده در زمینه‌های ابررسانایی، انتقال امواج و غیره اند… البته شاخه نسبتاً جدیدتری از فیزیک ماده چگال که به فیزیک ماده چگال نرم مشهور شده است به بررسی مسایلی مربوط به سیستم‌هایی با برهم کنش غیر قابل صرف نظر بین اجزاء آن می‌‌پردازد که دیگر ساختار منظم و بلوری ندارند. شاید مهم‌ترین مثالها مایعات باشند اما این تعریف آنقدر گسترده است که می‌‌شود گفت فیزیکدانان ماده چگال نرم امروزه تقریباً همه کار می‌‌کنند! از بررسی روابط اجتماعی تا بررسی شبکه‌های عصبی … از بررسی ساختار پروتیین‌ها و DNA تا پیش بینی رفتار قیمت سهام شرکت ها… همه اینها سیستم‌هایی هستند که ا بین ذرات بسیار زیادشان بر هم کنش بسیار بالایی وجود دارد این شاخه از فیزیک ماده چگال کمتر به بخش تیوری یا تجربی تقسیم می‌‌شود و البته بیشتر کارها بر مبنای شبیه سازیهای کامپیوتری انجام می‌‌شود.
قدیم ترها به فیزیک ماده چگال، فیزیک حالت جامد نیز گفته می‌‌شد اما حتماً می‌‌دانید که چرا این اسم دیگر کاربرد زیادی ندارد! شاید بشود گفت فیزیک ماده چگال گسترده‌ترین شاخه فیزیک است. حدود ۶۰% دانش جویان دکترای فیزیک در این گرایش تحصیل می‌‌کنند. زیاد نیست؟

شاخه‌های فیزیک ماده چگال

فیزیک ماده چگال شامل دو شاخه‌ فیزیک ماده چگال سخت , فیزیک ماده چگال نرم است.
منبع:http://www.academist.ir
/خ