Azərbaycanca
Беларускі
Dansk
Deutsch
Española
Français
Indonesia
Italiana
日本語
Қазақ
Lietuvos
Nederlands
Português
Русский
සිංහල
แบบไทย
Türkçe
Українська
中國人
United State
Afrikaans
Bu madde, uygun değildir. (Eylül 2019) |
Yoğun madde fiziği, maddenin yoğun hallerinin fiziksel özellikleriyle ilgilenen bir fizik dalıdır. Yoğun madde fizikçileri bu hallerin davranışını fizik kurallarını kullanarak anlamaya çalışır. Bunlar özellikle kuantum mekaniği kuralları, elektromanyetizma ve istatistiksel mekaniği içerir. En bilinen yoğun fazlar katı ve sıvılardır, harici yoğun fazlar ise düşük sıcaklıktaki bazı materyaller tarafından gösterilen üstünileten faz, atom kafeslerindeki dönüşlerin ferromanyetik ve antiferromanyetik fazları ve soğuk atom sistemlerinde bulunan Bose-Einstein yoğunlaşması. Araştırma için uygun sistemlerin ve fenomenlerin çeşitliliği yoğun madde fiziğini modern fiziğinin en aktif alanı yapıyor. Her 3 Amerikan fizikçiden biri kendini yoğun madde fizikçisi olarak tanımlıyor ve Yoğun Madde Fiziği Bölümü Amerikan Fizik Topluluğu’ndaki en geniş bölümdür. Bu alan kimya, malzeme bilimi ve nano teknoloji ile örtüşür ve atom fiziği ve biyofizikle de yakından ilgilidir. Teorik yoğun madde fiziği teorik parçacık ve nükleer fizikle önemli kavramlar paylaşır.
Fizikte kristalografi, metalurji, elastisite, manyetik gibi konuların çeşitliliği 1940’lı yıllarda katı hal fiziği adı altında toplanana kadar ayrı alanlar olarak görülüyordu. 1960 civarında, sıvıların fiziksel özellikleri de bu listeye eklendi ve yeni ilişkin yoğun madde fiziğinin temellerini oluşturdu. Fizikçi Phil Anderson’a göre terim Volker Heine ile Anderson tarafından 1967’de Cambridge Cavendish Laboratuvarları’ndaki gruplarının adını, sıvılar, nükleer madde gibi alan çalışmalarına olan ilgilerini içermediğini düşündükleri için katı hal teorisi nden yoğun madde teorisi ne çevirdiklerinde bulundu. Anderson ve Heine yoğun madde teriminin yaygınlaşmasına yardım etmiş olmalarına rağmen, terim Avrupa’da birkaç yıldır kullanımdaydı. En belirgin örneği ise İngilizce, Fransızca ve Almanca dillerinde basılan 1963'te başlatılmış Springer-Verlag tarafından basılan Yoğun Madde başlıklı dergiydi. Fonlar ve 1960 ve 70'li yılların Soğuk Savaş politikaları da fizikçileri yoğun madde fiziği adını genellikle metallerin ve yarı iletkenlerin endüstriyel uygulamalarıyla ilişkilendirilen katı hal fiziği ne tercih etmeye iten faktörlerdendi. Bu katı, sıvı, plazma ve diğer karmaşık maddeler üzerine çalışan fizikçiler tarafından karşılaşılan bilimsel problemlerin yaygınlığını vurgulamış oldu. Bell Telephone Laboratuvarları yoğun madde fiziği üzerine bir araştırma programı yürüten ilk kurumlardan biriydi. Yoğun halin söz edildiği daha eski kaynaklarda da görülebilir. Örneğin 1947’de Sıvıların kinetik teorisi kitabının giriş kısmında, Yakov Frenkel “Sıvıların kinetik teorisi katı cisimlerin kinetik teorisinin kapsamında ve bir genelleme olarak geliştirilmelidir” der. Aslında bunları yoğun cisimler başlığı altında toplamak daha doğru olurdu.
Tarihçe
Klasik Fizik
Maddenin yoğun halleri ile ilgili ilk çalışmalardan biri İngiliz kimyager Humpry Davy tarafından 19. yüzyılın başlarında yapıldı. Davy o zaman bilinen 40 kimyasal elementin 26’sının parlaklık, esneklik ve yüksek elektrik ve termal iletkenlik gibi metal özelliklere sahip olduğunu gözlemledi. Bu, Dalton’un atom teorisindeki atomların Dalton’un öne sürdüğü gibi bölünemez olmadığını, içyapıya sahip olduğunu ortaya çıkardı. Davy daha sonra o zamanlar gaz olduklarına inanılan nitrojen ve hidrojen gibi elementlerin doğru koşullar altında sıvılaştırılabileceğini ve metal gibi davranabileceklerini iddia etti. 1823’de Davy’nin laboratuvarında asistan olan Michael Faraday kolerini başarıyla sıvılaştırdı ve nitrojen, hidrojen ve oksijen haricinde gaz olarak bilinen bütün elementleri sıvılaştırmaya çalıştı. Kısa süre sonra, 1869’da, İrlandalı kimyager Thomas Andrews sıvıdan gaz hale geçiş evresini çalıştı ve gaz ve sıvının hal olarak birbirinden ayırt edilemez olduğu durumu tanımlamak için değişim noktası terimini kullandı. Bir Hollandalı fizikçi olan Johannes van der Waals daha yüksek sıcaklıklarda yapılan ölçümlere dayandırılmış değişim halinin tahminine yol açan teorik çerçeveyi sağladı. 1908 itibarıyla, James Dewar ve H. Kamerlingh Onneswere başarı bir şekilde hidrojen sıvılaştırdılar ve helyumu keşfettiler.
Paul Drude bir klasik elektronun metal katı boyunca ilerleyişi için ilk teorik modeli tasarladı. Drude’un modeli serbest elektronların gazına göre metallerin özelliklerini tanımladı ve Wiedemann-Franz kanunu gibi deneysel gözlemleri açıklayan ilk mikroskobik modeldi. Ancak, Drude’un serbest elektron modelinin başarısına rağmen, göze çarpan bir hatası vardı; düşük sıcaklıktaki özdirence dayalı sıcaklık ve bunun yanı sıra metallerin belirli ısısına olan elektronik katkıyı doğru bir biçimde açıklayamadı. 1911’de helyum sıvılaştırıldıktan 3 yıl sonra, Leiden Üniversitesi’nde çalışan Onnes belirli bir sıcaklık değerinin altında cıvanın elektriksel direncini gözlemlerken cıvanın üstüniletkenliğini keşfetti. Bu fenomen zamanın en iyi teorik fizikçilerini şaşırttı ve yıllar boyunca açıklanamadı. 1922’de Albert Einstein modern üstüniletkenlik teorilerini göz önüne alarak “kompozit sistemlerin kuantum mekaniğini bu denli göz ardı edişimizle bu belirsiz fikirlerden bir teori elde etmekten çok uzaktayız” dedi.
Kuantum mekaniğinin gelişimi
Drude’un kasik modeli Felix Bloch, Arnold Sommerfeld ve onlardan bağımsız olarak periyodik bir kafeste bir kuantum elektronunun hareketini tanımlamak için kuantum mekaniğinden faydalanan Wolfgang Pauli tarafından artırıldı. Özellikle, Sommerfeld’in Fermi-Dirac istatistiklerine sunulmuş teorisi ısı kapasitesini ve direnci daha iyi açıklayabildi. Kristal katıların yapısını, Max von Laue ve Paul Knipping tarafından kristallerin X ışını dağıtmasını gözlemlerken kristallerin yapılarını atomların periyodik kafeslerinden aldıkları sonucuna vardıktan sonra çalıştılar. Auguste Bravais, Yevgraf Fyodoroy ve diğerlerinin geliştirdiği kristal yapıların matematiği kristalleri simetri gruplarına göre sınıflandırmak için kullanıldı ve kristal yapıların tabloları ilk kez 1935 yılında basılan Uluslararası Kristalografi Tabloları dergisinin temelini oluşturdu. Kuşak yapısı hesaplamaları ilk kez 1930 yeni materyallerin özelliklerini tahmin etmek için kullanıldı ve 1947’de John Bardeen, Walter Brattain ve William Shockley elektronikte bir devrim başlatan ilk yarı iletken temelli transistörü geliştirdi.
1879’da John Hopkins Üniversitesinde çalışan Edwin Herbert Hall iletkendeki elektrik akımına çapraz iletkenler üzerinde ve akıma dik manyetik alanda voltajın gelişimini keşfetti. İletkendeki yük taşıyıcılarının doğasına bağlı olarak ortaya çıkan bu olgu Hall etkisi olarak bilinmeye başladı ama o zamanda elektron deneysel olarak 18 yıl sonra keşfedildiğinden tam anlamıyla açıklanmamıştı. Kuantum mekaniğinin oluşumunda sonra, Lev Landau 1930’da iki boyutla sınırlandırılmış elektronların Hall iletkenliğinin kuvantumlanmasını keşfetti.
Manyetizma tarih öncesi zamanlarından beri maddenin bir özelliği olarak biliniyor. Ancak, manyetizma üzerine ilk modern çalışmalar Faraday, Maxwell ve diğerleri tarafından 19. Yüzyılda elektrodinamiğin gelişmesiyle başlandı ve materyallerin manyetikleşmeye verdikleri tepkiye dayanarak ferromanyetik, paramanyetik ve diamanyetik olarak sınıflandırılmasını da içeriyordu. Pierre Curie sıcaklıkta manyetikleşmenin bağlılığı üzerine çalıştı ve ferromanyetik materyallerde Curie noktası geçiş halini keşfetti. 1906’da Pierre Weiss ferromanyetiklerin temel özelliklerini açıklamak için mıknatıssal bölgecikler kavramını öne sürdü.
Manyetizmanın mikroskobik tanımlamasında ilk girişim Wilhelm Lenz ve Erns Ising tarafından manyetik materyalleri kitlesel bir şekilde manyetikleşme kazanan dönüşlerin periyodik kafeslerinden oluşan materyaller olarak tanımlayan Ising modeli yoluyla yapıldı. Ising modeli tam olarak manyetikleşmenin bir boyutta kendiliğinden meydana gelemeyeceğini ama daha yüksek boyutlu kafeslerde mümkün olduğunu göstermek amacıyla çözüldü. Daha sonraki araştırmalar, Bloch’un dönme dalgaları ve Neel’in antiferromanyetizm üzerine olan araştırması gibi, manyetik depolama araçlarının uygulanmasıyla yeni manyetik materyallerin gelişimine yol açtı.
Modern Değişken Kütleli Fizik
The Sommerfeld model ve ferromanyatizm dönme modelleri 1930’lu yıllarda kuantum mekaniğinin yoğun madde problemlerine başarılı bir şekilde uygulanmasını gösterdi. Ancak hala çözülmemiş olan problemler vardı, en belirgin olarak üstüniletkenliğin tanımı ve Kondo etkisi. II. Dünya Savaşı’ndan sonra kuantum alan teorisinden çeşitli fikirler yoğun madde problemlerine uygulandı. Bunlar katıların uyarılmasının ortak modlarının ve önemli kuazi-parçacık kavramının tanınmasını içeriyordu. Rus fizikçi Lev Landau etkileşim halinde olan fermiyon sistemlerin düşük enerji özelliklerinin bugün Landau-kuazi-parçacıkları olarak bilinen adıyla verildiği Fermi sıvılar teorisi için bu fikri kullandı. Landau aynı zamanda düzenli evreleri simetrinin kendiliğinden bozulması olarak tanımlayan devamlı faz geçişleri için bir temel alan teorisi geliştirdi. Bu teori aynı zamanda düzenli evreler arasında ayrı yapabilmek için düzen katsayısı kavramını da tanıtmış oldu. Sonunda 1965 yılında John Bardeen, Leon Cooper ve John Schrieffer iki elektron arasındaki gelişigüzel küçük bir etkileşimin Cooper çifti denilen bir bağlılık evresine yol açabileceği buluşuna dayanarak BCS denilen üstüniletkenlik teorisini geliştirdiler.
Faz geçişi çalışması ve kritik fenomen olarak bilinen gözlemlenebilirlerin kritik hareketi 1960’lı yıllarda ana ilgi alanlarıydı. Leo Kadanoff, Benjamin Widom ve Micheal Fisher kritik üstler ve ölçekleme düşüncelerini geliştirdi. Bu fikirler 1972’de Kenneth Wilson tarafından kuantum alan teorisi bağlamında renormalizasyon grubu formalizmi altında birleştirildi.
Kuantum Hall etkisi Klaus von Klitzing tarafından 1980 yılında bir temel değişmezliğin tam sayı katları için Hall iletkenliğini gözlemlediğinde keşfedildi. Bu etki sistem büyüklüğü ve safsızlık gibi parametrelerden bağımsız olacak şekilde gözlemlendi ve 1981’de kuramcı Robert Laughlin tam sayı evreleri Chern sayısı adlı topolojik değişmeze dayanarak açıklayan bir teori öne sürdü. Kısa süre sonra 1982’de Horst Störmer ve Daniel Tsui iletkenliğin bir değişmezin rasyonel katsayısı olduğu fraksiyonal kuantum Hall etkisini gözlemledi. Laughlin 1983’te Hall evrelerindeki kuvazi-parçacık etkileşiminin bir sonucu olduğunu fark etti ve Laughlin dalga fonksiyonu olarak bilinen değişken bir çözüm formüle etti. Fraksiyonel Hall etkisinin topolojik özellikleri çalışması araştırmanın hala aktif bir alanı olarak kalmaya devam ediyor.
1987 yılında Karl Müller ve Johannes Bednors ilk yüksek sıcaklık üstüniletkeni, 50 Kelvin kadar yüksek sıcaklıklarda üstünileten bir materyali keşfetti. Yüksek sıcaklık üstüniletkenlerinin elektron-elektron etkileşimlerinin önemli bir rol oynadığı güçlü bağlantılı materyallerin örnekleri olduğu fark edildi. Yüksek sıcaklık üstüniletkenlerinin kabul edilebilir bir teorik tanımı hala bilinmiyor ve güçlü bağlantılı materyaller alanı aktif bir araştırma konusu olmaya devam ediyor.
2009’da David Field ve Aarhus Üniversitesi’ndeki araştırmacılar sıradan filmler ve çeşitli gazlar yaratırken kendiliğinden oluşan elektrik alanları keşfettiler. Bu son zamanlarda spontelektrikte bir araştırma alanı oluşturmak için genişletildi. 2012 yılında çeşitli gruplar samaryum altıborürün önceki teorik tahminlere göre topolojik izolatör özelliklerine sahip olduğunu öne süren ön baskılar yayınladı. Samaryum altıborür basılmış bir Kondo izolatörü yani güçlü bağlantılı elektron materyal olduğundan, bu materyaldeki topolojik yüzey evresinin varlığı güçlü elektronik bağlantılı bir topolojik izolatöre yol açabilirdi.
Teorik
Teorik yoğun madde fiziği maddenin hallerinin özelliklerini anlamak için teorik modellerin kullanımından oluşur. Bu modeller Drude modeli, Band yapısı ve yoğunluk fonksiyon teorisi gibi katıların elektronik özelliklerini çalışmak için olan modelleri içerir. Teorik modeller Ginzburg-Landau teorisi, kritik üstler ve kuantum alan teorisinin matematiksel tekniklerinin kullanımı ve renormalizasyon grubu gibi faz geçişi fiziğini çalışmak için geliştirilmiştir. Modern teorik çalışmalar elektronik yapının sayısal hesaplamasının kullanımı ve yüksek sıcaklık üstüniletkenliğin topolojik evrelerini ve ölçüm simetrisi gibi fenomenleri anlamak için matematiksel araçların kullanımı içerir.
Oluşumu
Yoğun madde fiziğinin teorik kavramı parçacıklarım karmaşık birleşimlerinin bağımsız bileşenlerinden çok farklı davranması açısından oluşum kavramıyla yakından ilgilidir. Örneğin, yüksek sıcaklık üstüniletkenliğiyle alakalı fenomenler ayrık elektronların ve kafeslerin mikroskobik fiziği iyi biliniyor olmasına rağmen çok iyi anlaşılabilmiş değil. Benzer bir şekilde yoğun madde sistemlerinin modelleri kolektif taşmaların foton ve elektronlar gibi davrandığı dolayısıyla elektromanyetizmayı oluşum olgusu olarak tanımlayan çalışmalar yürütüldü. Yeni özellikler materyaller arasındaki ara yüzeyde de oluşabilir. Bunun bir örneği iki antimanyetik yalıtkanın iletkenlik, üstüniletkenlik ve ferromanyetizm oluşturmak için birleştirildiği lantan-aluminat-stronsiyum-titanat ara yüzüdür.
Katıların Elektronik Teorisi
Metal faz katıların özellikleri alanındaki çalışmalar için tarih boyunca önemli bir yapı taşı oldu. İlk metallerin teorik tanımlaması 1900 yılında Paul Drude tarafından elektronik ve termal özellikleri metali o zamanlar yeni keşfedilmiş olan elektronların ideal gazı olarak tanımlayan Drude modeli ile yapıldı. Bu klasik model sonra elektronların Fermi-Dirac istatistiklerini birleştiren ve Wİedemann-Franz kuralında metallerin belirli bir ısısının kuraldışı davranışını açıklayabilmiş Arnold Sommerfeld tarafından geliştirildi. 1913 yılında, X ışını kırılması deneyleri metallerin periyodik kafes yapısına sahip olduklarını ortaya çıkardı. İsviçreli fizikçi Felix Bloch Bloch dalgası denilen periyodik bir güçle Schrödinger denklemine bir dalga fonksiyon çözümü sağladı.
Değişken kütleli dalga fonksiyonunu çözerek metallerin elektronik özelliklerini hesaplamak genellikle sayısal olarak zordur bu yüzden yaklaşım teknikleri anlamlı tahminler elde edebilmek için gereklidir. 1920’lerde geliştirilen Thomas-Fermi teorisi lokal elektron yoğunluğuna değişken bir parametre gibi davranarak elektronların enerji seviyesini tahmin etmek için kullanıldı. Daha sonra 1830’lu yıllarda Douglas Hartree, Vladimir Fock ve John Slater Thomes-Fermi modeli üzerine bir gelişme olarak Hartree-Fox dalga fonksiyonunu geliştirdi. Hartree-Fock metodu tek parçacık elektron dalga fonksiyonlarının değişim istatistiklerine açıklama getirdi ancak Coulomb etkileşimlerine değil. Nihayet 1964-65’te Walter Kohn Pierre Hohenberg ve Lu Jeu Sham metallerin kütle ve yüzey özelliklerinin gerçekçi tanımlamalarını veren yoğunluk fonksiyonel teorisini öne sürdü. Yoğunluk fonksiyonel teorisi 1970'lerden beri katıların çeşitliliğinin kuşak yapısı hesaplamaları için yaygın bir şekilde kullanılmaya devam ediliyor.
Spontane Simetri Kırılması
Maddenin belirli fazları fiziğin ilgili kuralların kırık bir simetriye sahip olduğu simetri kırılması gösterir. Bunun bir yaygın örneği sürekli translasyon simetrisini kıran kristal katılardır. Diğer örnekler dönen simetriyi kıran manyetize ferromıknatıslar ve parçacık sayısı korunumu simetrisini kıran bir BCS süperiletken temel durumu olan daha ilginç fazları içerir.
Goldstone’un kuantum alan teorisindeki teoremi kırılmış sürekli simetrinin olduğu bir sistemde Goldstone bozonları denilen enerjili uyarılar oluşur. Örneğin kristal katılarda bunlar kafes titreşimlerinin belirli bir dereceye kadar enerji içeren versiyonları olan fononlara karşılık gelir.
Faz Geçişi
Faz geçişleri ve kritik fenomen çalışması modern yoğun madde fiziğinin önemli bir parçasıdır. Faz geçişi sıcaklık gibi dış termodinamik değişkenlerdeki değişimle meydana gelen bir sistemdeki faz değişimine tekabül eder. Özellikle kuantum faz geçişleri sıcaklığın sıfıra düşürüldüğü geçişlere ve sistemin fazları Hamiltonian’ın ayrı taban durumuna işaret eder. Faz geçişi yapan sistemler korelasyon uzunluğu, belirli ısı ve duyarlık sapması gibi özellikleri yönünden kritik davranış sergilerler. Sürekli faz geçişleri temel alan yaklaşımında çalışan Ginzburg-Landau teorisi tarafından tanımlanmıştır. Ancak Berezinskii–Kosterlitz–Thouless geçişi gibi topolojik faz geçişleri Ginzburg-Landau paradigması ile açıklanamaz bunun gibi deconfined faz geçişleri de Ginzburg-Landau paradigması ile açıklanamaz. Güçlü bağlantılı sistemlerde faz geçişleri çalışması araştırmanın aktif bir alanıdır.
Deneysel
Deneysel yoğun madde fiziği materyallerin yeni özelliklerini keşfetmeye çalışmak için deneysel araştırmaların kullanımını içerir. Deneysel araştırmalar elektrik ve manyetik alanların etkilerini, tepki fonksiyonu ölçümü, taşınım özellikleri ve termometriden meydana gelir. Yaygın olarak kullanılan deneysel teknikler X ışınları, kızılötesi ışınlar ve esnemeyen nötron dağılımı gibi deneylerle tayfölçümü ve termal ve ısı durumu aracılığıyla belirli ısı ve taşınım ölçümü gibi termal tepki çalışmalarını içerir.
Dağılma
Çeşitli yoğun madde deneyleri X ışınları, optik fotonlar, nötronlar gibi materyallerin bileşenleri üzerinde bir deneysel probun dağılımı içerir. Dağılma araştırmasının seçimi ilginin gözlem enerji ölçeğine dayanır. Görülebilir ışık 1 eV ölçeğinde enerjiye sahiptir ve kırılma indeksi ve dielektrik sabiti gibi materyal özelliklerindeki değişimleri ölçmek için dağılım probu olarak kullanılır. X ışınları 10 keV sıralamasının enerjilerine sahiptir, bu yüzden atomik uzunluk değerlerini inceleyebilir ve elektron güç yoğunluğundaki değişimleri ölçmek için kullanılır. Nötronlar da atomik uzunluk değerini ölçebilir ve manyetikleşme, çekirdeğin ve elektronların dağılımı çalışmak için kullanılır. Coulomb ve Mott değılma ölçümleri elektron ışınlarını dağılma probu olarak kullanarak yapılabilir ve benzer olarak pozitron imhası lokal elektron yoğunluğunun dolaylı bir ölçümü olarak kullanılabilir. Lazer tayfölçümü görülebilir ışığın aralığındaki enerjiyle bu fenomeni çalışmak için bir araç olarak kullanılır. Örneğin; doğrusal olmayan optikler ve medyadaki yasak geçişleri çalışmak için kullanılır.
Dış Manyetik Alanlar
Deneysel yoğun madde fiziğinde, dış manyetik alanlar materyal sistemlerinin özelliklerini, faz geçişlerini ve evreyi kontrol eden termodinamik değişkenler olarak davranır. Nükleer manyetik rezonans (NMR) ayrık elektronların rezonans modlarını bulmak için dış manyetik alanların kullanılabildiği yani atomik moleküller ve çevrelerindekilerin bağ yapısı hakkında bilgi veren bir tekniktir. NMR deneyleri 65 Tesla’ya kadar çıkabilen güçteki manyetik alanlarda yapılabilir. Kuantum salınımları Fermi yüzeyin geometrisi gibi materyal özellikleri çalışmak için yüksek manyetik alanların kullanıldığı bir diğer deneydir. Kuantum Hall etkisi Chern-Simons açısı gibi topolojik özelliklerin deneysel olarak ölçülebildiği yüksek manyetik alanlarla olan ölçümlere bir başka örnektir.
Soğuk Atomik Gazları
Optik kafeslerde soğuk atom tuzaklama optik, atom ve moleküler fizikte olduğu gibi yoğun madde fiziğinde yaygın olarak kullanılan deneysel bir araçtır. Bu teknik atomlar ya da iyonların çok düşük sıcaklıklara yerleştirilebildiği kafes gibi davranan bir girişim örüntüsü oluşturmak için optik lazer kullanımını içerir. Optik kafeslerdeki soğuk atomlar kuantum simülatörleri olarak kullanılır. Kuantum simülatörleri bozuk mıknatıslar gibi daha karmaşık sistemlerin davranışına model olabilen kontrol edilebilir sistemler olarak davranırlar. Özellikle, önceden belirlenmiş değişkenli Hubbard modelli için bir, iki ve üç boyutlu kafeslerini yapmak için ve Neeland dönme sıvı sıralaması için faz geçişlerini çalışmak için kullanılırlar.
1995’te 170 nK sıcaklığına kadar soğutulmuş rubidyum atomlarının gazı, birçok sayıda atomun tek bir kuantum evresinde olduğu S. N. Bose ve Albert Einstein tarafından tahmin edilen maddenin yeni bir hali olan Bose-Einstein yoğunlaşmasını deneysel olarak gözlemlemek için kullanıldı.
Uygulamalar
Yoğun madde fiziğindeki araştırmalar lazer teknolojisi ve yarı iletken transistörlerin gelişimi gibi farklı araç uygulamalarına yol açtı. Nano teknoloji kapsamında çalışılan birçok fenomen yoğun madde fiziği alanı kapsamına girer. Taramalı tünelleme mikroskopisi gibi teknikler nanometre ölçeğindeki ilerlemeleri kontrol etmek için kullanılabilir ve nanofabrikasyon çalışmalarına yol açmış oldu. Birçok yoğun madde sistemi kuantum noktaları, üstüniletken kuantum girişim cihazı gibi deneysel sistemleri içeren kuantum hesaplamalarına ve torik kod ve kuantum dimer modeli gibi teorik modellere yapılan potansiyel uygulamalarla çalışılmaya devam ediliyor. Yoğun madde sistemleri kuantum bilgi depolaması için temel içerikler olan faz hassasiyeti ve uyumluluk koşullarını sağlamak için ayarlanabilir. Dönüş elektroniği bilgi işlemleme ve aktarımı için kullanılabilen yeni bir teknoloji alanı ve elektron taşıma yerine dönüş üzerine dayalı. Yoğun madde fiziğinin aynı zamanda biyofiziğe önemli uygulamaları var. Örneğin tıbbı teşhislerde yaygın olarak kullanılan manyetik rezonans görüntüleme deneysel tekniği gibi.
wikipedia, wiki, viki, vikipedia, oku, kitap, kütüphane, kütübhane, ara, ara bul, bul, herşey, ne arasanız burada,hikayeler, makale, kitaplar, öğren, wiki, bilgi, tarih, yukle, izle, telefon için, turk, türk, türkçe, turkce, nasıl yapılır, ne demek, nasıl, yapmak, yapılır, indir, ücretsiz, ücretsiz indir, bedava, bedava indir, mp3, video, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, resim, müzik, şarkı, film, film, oyun, oyunlar, mobil, cep telefonu, telefon, android, ios, apple, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, pc, web, computer, bilgisayar
Bu madde Vikipedi bicem el kitabina uygun degildir Maddeyi Vikipedi standartlarina uygun bicimde duzenleyerek Vikipedi ye katkida bulunabilirsiniz Gerekli duzenleme yapilmadan bu sablon kaldirilmamalidir Eylul 2019 Yogun madde fizigi maddenin yogun hallerinin fiziksel ozellikleriyle ilgilenen bir fizik dalidir Yogun madde fizikcileri bu hallerin davranisini fizik kurallarini kullanarak anlamaya calisir Bunlar ozellikle kuantum mekanigi kurallari elektromanyetizma ve istatistiksel mekanigi icerir En bilinen yogun fazlar kati ve sivilardir harici yogun fazlar ise dusuk sicakliktaki bazi materyaller tarafindan gosterilen ustunileten faz atom kafeslerindeki donuslerin ferromanyetik ve antiferromanyetik fazlari ve soguk atom sistemlerinde bulunan Bose Einstein yogunlasmasi Arastirma icin uygun sistemlerin ve fenomenlerin cesitliligi yogun madde fizigini modern fiziginin en aktif alani yapiyor Her 3 Amerikan fizikciden biri kendini yogun madde fizikcisi olarak tanimliyor ve Yogun Madde Fizigi Bolumu Amerikan Fizik Toplulugu ndaki en genis bolumdur Bu alan kimya malzeme bilimi ve nano teknoloji ile ortusur ve atom fizigi ve biyofizikle de yakindan ilgilidir Teorik yogun madde fizigi teorik parcacik ve nukleer fizikle onemli kavramlar paylasir Fizikte kristalografi metalurji elastisite manyetik gibi konularin cesitliligi 1940 li yillarda kati hal fizigi adi altinda toplanana kadar ayri alanlar olarak goruluyordu 1960 civarinda sivilarin fiziksel ozellikleri de bu listeye eklendi ve yeni iliskin yogun madde fiziginin temellerini olusturdu Fizikci Phil Anderson a gore terim Volker Heine ile Anderson tarafindan 1967 de Cambridge Cavendish Laboratuvarlari ndaki gruplarinin adini sivilar nukleer madde gibi alan calismalarina olan ilgilerini icermedigini dusundukleri icin kati hal teorisi nden yogun madde teorisi ne cevirdiklerinde bulundu Anderson ve Heine yogun madde teriminin yayginlasmasina yardim etmis olmalarina ragmen terim Avrupa da birkac yildir kullanimdaydi En belirgin ornegi ise Ingilizce Fransizca ve Almanca dillerinde basilan 1963 te baslatilmis Springer Verlag tarafindan basilan Yogun Madde baslikli dergiydi Fonlar ve 1960 ve 70 li yillarin Soguk Savas politikalari da fizikcileri yogun madde fizigi adini genellikle metallerin ve yari iletkenlerin endustriyel uygulamalariyla iliskilendirilen kati hal fizigi ne tercih etmeye iten faktorlerdendi Bu kati sivi plazma ve diger karmasik maddeler uzerine calisan fizikciler tarafindan karsilasilan bilimsel problemlerin yayginligini vurgulamis oldu Bell Telephone Laboratuvarlari yogun madde fizigi uzerine bir arastirma programi yuruten ilk kurumlardan biriydi Yogun halin soz edildigi daha eski kaynaklarda da gorulebilir Ornegin 1947 de Sivilarin kinetik teorisi kitabinin giris kisminda Yakov Frenkel Sivilarin kinetik teorisi kati cisimlerin kinetik teorisinin kapsaminda ve bir genelleme olarak gelistirilmelidir der Aslinda bunlari yogun cisimler basligi altinda toplamak daha dogru olurdu TarihceKlasik Fizik Maddenin yogun halleri ile ilgili ilk calismalardan biri Ingiliz kimyager Humpry Davy tarafindan 19 yuzyilin baslarinda yapildi Davy o zaman bilinen 40 kimyasal elementin 26 sinin parlaklik esneklik ve yuksek elektrik ve termal iletkenlik gibi metal ozelliklere sahip oldugunu gozlemledi Bu Dalton un atom teorisindeki atomlarin Dalton un one surdugu gibi bolunemez olmadigini icyapiya sahip oldugunu ortaya cikardi Davy daha sonra o zamanlar gaz olduklarina inanilan nitrojen ve hidrojen gibi elementlerin dogru kosullar altinda sivilastirilabilecegini ve metal gibi davranabileceklerini iddia etti 1823 de Davy nin laboratuvarinda asistan olan Michael Faraday kolerini basariyla sivilastirdi ve nitrojen hidrojen ve oksijen haricinde gaz olarak bilinen butun elementleri sivilastirmaya calisti Kisa sure sonra 1869 da Irlandali kimyager Thomas Andrews sividan gaz hale gecis evresini calisti ve gaz ve sivinin hal olarak birbirinden ayirt edilemez oldugu durumu tanimlamak icin degisim noktasi terimini kullandi Bir Hollandali fizikci olan Johannes van der Waals daha yuksek sicakliklarda yapilan olcumlere dayandirilmis degisim halinin tahminine yol acan teorik cerceveyi sagladi 1908 itibariyla James Dewar ve H Kamerlingh Onneswere basari bir sekilde hidrojen sivilastirdilar ve helyumu kesfettiler Paul Drude bir klasik elektronun metal kati boyunca ilerleyisi icin ilk teorik modeli tasarladi Drude un modeli serbest elektronlarin gazina gore metallerin ozelliklerini tanimladi ve Wiedemann Franz kanunu gibi deneysel gozlemleri aciklayan ilk mikroskobik modeldi Ancak Drude un serbest elektron modelinin basarisina ragmen goze carpan bir hatasi vardi dusuk sicakliktaki ozdirence dayali sicaklik ve bunun yani sira metallerin belirli isisina olan elektronik katkiyi dogru bir bicimde aciklayamadi 1911 de helyum sivilastirildiktan 3 yil sonra Leiden Universitesi nde calisan Onnes belirli bir sicaklik degerinin altinda civanin elektriksel direncini gozlemlerken civanin ustuniletkenligini kesfetti Bu fenomen zamanin en iyi teorik fizikcilerini sasirtti ve yillar boyunca aciklanamadi 1922 de Albert Einstein modern ustuniletkenlik teorilerini goz onune alarak kompozit sistemlerin kuantum mekanigini bu denli goz ardi edisimizle bu belirsiz fikirlerden bir teori elde etmekten cok uzaktayiz dedi Kuantum mekaniginin gelisimi Drude un kasik modeli Felix Bloch Arnold Sommerfeld ve onlardan bagimsiz olarak periyodik bir kafeste bir kuantum elektronunun hareketini tanimlamak icin kuantum mekaniginden faydalanan Wolfgang Pauli tarafindan artirildi Ozellikle Sommerfeld in Fermi Dirac istatistiklerine sunulmus teorisi isi kapasitesini ve direnci daha iyi aciklayabildi Kristal katilarin yapisini Max von Laue ve Paul Knipping tarafindan kristallerin X isini dagitmasini gozlemlerken kristallerin yapilarini atomlarin periyodik kafeslerinden aldiklari sonucuna vardiktan sonra calistilar Auguste Bravais Yevgraf Fyodoroy ve digerlerinin gelistirdigi kristal yapilarin matematigi kristalleri simetri gruplarina gore siniflandirmak icin kullanildi ve kristal yapilarin tablolari ilk kez 1935 yilinda basilan Uluslararasi Kristalografi Tablolari dergisinin temelini olusturdu Kusak yapisi hesaplamalari ilk kez 1930 yeni materyallerin ozelliklerini tahmin etmek icin kullanildi ve 1947 de John Bardeen Walter Brattain ve William Shockley elektronikte bir devrim baslatan ilk yari iletken temelli transistoru gelistirdi 1879 da John Hopkins Universitesinde calisan Edwin Herbert Hall iletkendeki elektrik akimina capraz iletkenler uzerinde ve akima dik manyetik alanda voltajin gelisimini kesfetti Iletkendeki yuk tasiyicilarinin dogasina bagli olarak ortaya cikan bu olgu Hall etkisi olarak bilinmeye basladi ama o zamanda elektron deneysel olarak 18 yil sonra kesfedildiginden tam anlamiyla aciklanmamisti Kuantum mekaniginin olusumunda sonra Lev Landau 1930 da iki boyutla sinirlandirilmis elektronlarin Hall iletkenliginin kuvantumlanmasini kesfetti Manyetizma tarih oncesi zamanlarindan beri maddenin bir ozelligi olarak biliniyor Ancak manyetizma uzerine ilk modern calismalar Faraday Maxwell ve digerleri tarafindan 19 Yuzyilda elektrodinamigin gelismesiyle baslandi ve materyallerin manyetiklesmeye verdikleri tepkiye dayanarak ferromanyetik paramanyetik ve diamanyetik olarak siniflandirilmasini da iceriyordu Pierre Curie sicaklikta manyetiklesmenin bagliligi uzerine calisti ve ferromanyetik materyallerde Curie noktasi gecis halini kesfetti 1906 da Pierre Weiss ferromanyetiklerin temel ozelliklerini aciklamak icin miknatissal bolgecikler kavramini one surdu Manyetizmanin mikroskobik tanimlamasinda ilk girisim Wilhelm Lenz ve Erns Ising tarafindan manyetik materyalleri kitlesel bir sekilde manyetiklesme kazanan donuslerin periyodik kafeslerinden olusan materyaller olarak tanimlayan Ising modeliyoluyla yapildi Ising modeli tam olarak manyetiklesmenin bir boyutta kendiliginden meydana gelemeyecegini ama daha yuksek boyutlu kafeslerde mumkun oldugunu gostermek amaciyla cozuldu Daha sonraki arastirmalar Bloch un donme dalgalari ve Neel in antiferromanyetizm uzerine olan arastirmasi gibi manyetik depolama araclarinin uygulanmasiyla yeni manyetik materyallerin gelisimine yol acti Modern Degisken Kutleli Fizik The Sommerfeld model ve ferromanyatizm donme modelleri 1930 lu yillarda kuantum mekaniginin yogun madde problemlerine basarili bir sekilde uygulanmasini gosterdi Ancak hala cozulmemis olan problemler vardi en belirgin olarak ustuniletkenligin tanimi ve Kondo etkisi II Dunya Savasi ndan sonra kuantum alan teorisinden cesitli fikirler yogun madde problemlerine uygulandi Bunlar katilarin uyarilmasinin ortak modlarinin ve onemli kuazi parcacik kavraminin taninmasini iceriyordu Rus fizikci Lev Landau etkilesim halinde olan fermiyon sistemlerin dusuk enerji ozelliklerinin bugun Landau kuazi parcaciklari olarak bilinen adiyla verildigi Fermi sivilar teorisi icin bu fikri kullandi Landau ayni zamanda duzenli evreleri simetrinin kendiliginden bozulmasi olarak tanimlayan devamli faz gecisleri icin bir temel alan teorisi gelistirdi Bu teori ayni zamanda duzenli evreler arasinda ayri yapabilmek icin duzen katsayisi kavramini da tanitmis oldu Sonunda 1965 yilinda John Bardeen Leon Cooper ve John Schrieffer iki elektron arasindaki gelisiguzel kucuk bir etkilesimin Cooper cifti denilen bir baglilik evresine yol acabilecegi bulusuna dayanarak BCS denilen ustuniletkenlik teorisini gelistirdiler Faz gecisi calismasi ve kritik fenomen olarak bilinen gozlemlenebilirlerin kritik hareketi 1960 li yillarda ana ilgi alanlariydi Leo Kadanoff Benjamin Widom ve Micheal Fisher kritik ustler ve olcekleme dusuncelerini gelistirdi Bu fikirler 1972 de Kenneth Wilson tarafindan kuantum alan teorisi baglaminda renormalizasyon grubu formalizmi altinda birlestirildi Kuantum Hall etkisi Klaus von Klitzing tarafindan 1980 yilinda bir temel degismezligin tam sayi katlari icin Hall iletkenligini gozlemlediginde kesfedildi Bu etki sistem buyuklugu ve safsizlik gibi parametrelerden bagimsiz olacak sekilde gozlemlendi ve 1981 de kuramci Robert Laughlin tam sayi evreleri Chern sayisi adli topolojik degismeze dayanarak aciklayan bir teori one surdu Kisa sure sonra 1982 de Horst Stormer ve Daniel Tsui iletkenligin bir degismezin rasyonel katsayisi oldugu fraksiyonal kuantum Hall etkisini gozlemledi Laughlin 1983 te Hall evrelerindeki kuvazi parcacik etkilesiminin bir sonucu oldugunu fark etti ve Laughlin dalga fonksiyonu olarak bilinen degisken bir cozum formule etti Fraksiyonel Hall etkisinin topolojik ozellikleri calismasi arastirmanin hala aktif bir alani olarak kalmaya devam ediyor 1987 yilinda Karl Muller ve Johannes Bednors ilk yuksek sicaklik ustuniletkeni 50 Kelvin kadar yuksek sicakliklarda ustunileten bir materyali kesfetti Yuksek sicaklik ustuniletkenlerinin elektron elektron etkilesimlerinin onemli bir rol oynadigi guclu baglantili materyallerin ornekleri oldugu fark edildi Yuksek sicaklik ustuniletkenlerinin kabul edilebilir bir teorik tanimi hala bilinmiyor ve guclu baglantili materyaller alani aktif bir arastirma konusu olmaya devam ediyor 2009 da David Field ve Aarhus Universitesi ndeki arastirmacilar siradan filmler ve cesitli gazlar yaratirken kendiliginden olusan elektrik alanlari kesfettiler Bu son zamanlarda spontelektrikte bir arastirma alani olusturmak icin genisletildi 2012 yilinda cesitli gruplar samaryum altiborurun onceki teorik tahminlere gore topolojik izolator ozelliklerine sahip oldugunu one suren on baskilar yayinladi Samaryum altiborur basilmis bir Kondo izolatoru yani guclu baglantili elektron materyal oldugundan bu materyaldeki topolojik yuzey evresinin varligi guclu elektronik baglantili bir topolojik izolatore yol acabilirdi TeorikTeorik yogun madde fizigi maddenin hallerinin ozelliklerini anlamak icin teorik modellerin kullanimindan olusur Bu modeller Drude modeli Band yapisi ve yogunluk fonksiyon teorisi gibi katilarin elektronik ozelliklerini calismak icin olan modelleri icerir Teorik modeller Ginzburg Landau teorisi kritik ustler ve kuantum alan teorisinin matematiksel tekniklerinin kullanimi ve renormalizasyon grubu gibi faz gecisi fizigini calismak icin gelistirilmistir Modern teorik calismalar elektronik yapinin sayisal hesaplamasinin kullanimi ve yuksek sicaklik ustuniletkenligin topolojik evrelerini ve olcum simetrisi gibi fenomenleri anlamak icin matematiksel araclarin kullanimi icerir Olusumu Yogun madde fiziginin teorik kavrami parcaciklarim karmasik birlesimlerinin bagimsiz bilesenlerinden cok farkli davranmasi acisindan olusum kavramiyla yakindan ilgilidir Ornegin yuksek sicaklik ustuniletkenligiyle alakali fenomenler ayrik elektronlarin ve kafeslerin mikroskobik fizigi iyi biliniyor olmasina ragmen cok iyi anlasilabilmis degil Benzer bir sekilde yogun madde sistemlerinin modelleri kolektif tasmalarin foton ve elektronlar gibi davrandigi dolayisiyla elektromanyetizmayi olusum olgusu olarak tanimlayan calismalar yurutuldu Yeni ozellikler materyaller arasindaki ara yuzeyde de olusabilir Bunun bir ornegi iki antimanyetik yalitkanin iletkenlik ustuniletkenlik ve ferromanyetizm olusturmak icin birlestirildigi lantan aluminat stronsiyum titanat ara yuzudur Katilarin Elektronik Teorisi Metal faz katilarin ozellikleri alanindaki calismalar icin tarih boyunca onemli bir yapi tasi oldu Ilk metallerin teorik tanimlamasi 1900 yilinda Paul Drude tarafindan elektronik ve termal ozellikleri metali o zamanlar yeni kesfedilmis olan elektronlarin ideal gazi olarak tanimlayan Drude modeli ile yapildi Bu klasik model sonra elektronlarin Fermi Dirac istatistiklerini birlestiren ve WIedemann Franz kuralinda metallerin belirli bir isisinin kuraldisi davranisini aciklayabilmis Arnold Sommerfeld tarafindan gelistirildi 1913 yilinda X isini kirilmasi deneyleri metallerin periyodik kafes yapisina sahip olduklarini ortaya cikardi Isvicreli fizikci Felix Bloch Bloch dalgasi denilen periyodik bir gucle Schrodinger denklemine bir dalga fonksiyon cozumu sagladi Degisken kutleli dalga fonksiyonunu cozerek metallerin elektronik ozelliklerini hesaplamak genellikle sayisal olarak zordur bu yuzden yaklasim teknikleri anlamli tahminler elde edebilmek icin gereklidir 1920 lerde gelistirilen Thomas Fermi teorisi lokal elektron yogunluguna degisken bir parametre gibi davranarak elektronlarin enerji seviyesini tahmin etmek icin kullanildi Daha sonra 1830 lu yillarda Douglas Hartree Vladimir Fock ve John Slater Thomes Fermi modeli uzerine bir gelisme olarak Hartree Fox dalga fonksiyonunu gelistirdi Hartree Fock metodu tek parcacik elektron dalga fonksiyonlarinin degisim istatistiklerine aciklama getirdi ancak Coulomb etkilesimlerine degil Nihayet 1964 65 te Walter Kohn Pierre Hohenberg ve Lu Jeu Sham metallerin kutle ve yuzey ozelliklerinin gercekci tanimlamalarini veren yogunluk fonksiyonel teorisini one surdu Yogunluk fonksiyonel teorisi 1970 lerden beri katilarin cesitliliginin kusak yapisi hesaplamalari icin yaygin bir sekilde kullanilmaya devam ediliyor Spontane Simetri Kirilmasi Maddenin belirli fazlari fizigin ilgili kurallarin kirik bir simetriye sahip oldugu simetri kirilmasi gosterir Bunun bir yaygin ornegi surekli translasyon simetrisini kiran kristal katilardir Diger ornekler donen simetriyi kiran manyetize ferromiknatislar ve parcacik sayisi korunumu simetrisini kiran bir BCS superiletken temel durumu olan daha ilginc fazlari icerir Goldstone un kuantum alan teorisindeki teoremi kirilmis surekli simetrinin oldugu bir sistemde Goldstone bozonlari denilen enerjili uyarilar olusur Ornegin kristal katilarda bunlar kafes titresimlerinin belirli bir dereceye kadar enerji iceren versiyonlari olan fononlara karsilik gelir Faz Gecisi Faz gecisleri ve kritik fenomen calismasi modern yogun madde fiziginin onemli bir parcasidir Faz gecisi sicaklik gibi dis termodinamik degiskenlerdeki degisimle meydana gelen bir sistemdeki faz degisimine tekabul eder Ozellikle kuantum faz gecisleri sicakligin sifira dusuruldugu gecislere ve sistemin fazlari Hamiltonian in ayri taban durumuna isaret eder Faz gecisi yapan sistemler korelasyon uzunlugu belirli isi ve duyarlik sapmasi gibi ozellikleri yonunden kritik davranis sergilerler Surekli faz gecisleri temel alan yaklasiminda calisan Ginzburg Landau teorisi tarafindan tanimlanmistir Ancak Berezinskii Kosterlitz Thouless gecisi gibi topolojik faz gecisleri Ginzburg Landau paradigmasi ile aciklanamaz bunun gibi deconfined faz gecisleri de Ginzburg Landau paradigmasi ile aciklanamaz Guclu baglantili sistemlerde faz gecisleri calismasi arastirmanin aktif bir alanidir DeneyselDeneysel yogun madde fizigi materyallerin yeni ozelliklerini kesfetmeye calismak icin deneysel arastirmalarin kullanimini icerir Deneysel arastirmalar elektrik ve manyetik alanlarin etkilerini tepki fonksiyonu olcumu tasinim ozellikleri ve termometriden meydana gelir Yaygin olarak kullanilan deneysel teknikler X isinlari kizilotesi isinlar ve esnemeyen notron dagilimi gibi deneylerle tayfolcumu ve termal ve isi durumu araciligiyla belirli isi ve tasinim olcumu gibi termal tepki calismalarini icerir Dagilma Cesitli yogun madde deneyleri X isinlari optik fotonlar notronlar gibi materyallerin bilesenleri uzerinde bir deneysel probun dagilimi icerir Dagilma arastirmasinin secimi ilginin gozlem enerji olcegine dayanir Gorulebilir isik 1 eV olceginde enerjiye sahiptir ve kirilma indeksi ve dielektrik sabiti gibi materyal ozelliklerindeki degisimleri olcmek icin dagilim probu olarak kullanilir X isinlari 10 keV siralamasinin enerjilerine sahiptir bu yuzden atomik uzunluk degerlerini inceleyebilir ve elektron guc yogunlugundaki degisimleri olcmek icin kullanilir Notronlar da atomik uzunluk degerini olcebilir ve manyetiklesme cekirdegin ve elektronlarin dagilimi calismak icin kullanilir Coulomb ve Mott degilma olcumleri elektron isinlarini dagilma probu olarak kullanarak yapilabilir ve benzer olarak pozitron imhasi lokal elektron yogunlugunun dolayli bir olcumu olarak kullanilabilir Lazer tayfolcumu gorulebilir isigin araligindaki enerjiyle bu fenomeni calismak icin bir arac olarak kullanilir Ornegin dogrusal olmayan optikler ve medyadaki yasak gecisleri calismak icin kullanilir Dis Manyetik Alanlar Deneysel yogun madde fiziginde dis manyetik alanlar materyal sistemlerinin ozelliklerini faz gecislerini ve evreyi kontrol eden termodinamik degiskenler olarak davranir Nukleer manyetik rezonans NMR ayrik elektronlarin rezonans modlarini bulmak icin dis manyetik alanlarin kullanilabildigi yani atomik molekuller ve cevrelerindekilerin bag yapisi hakkinda bilgi veren bir tekniktir NMR deneyleri 65 Tesla ya kadar cikabilen gucteki manyetik alanlarda yapilabilir Kuantum salinimlari Fermi yuzeyin geometrisi gibi materyal ozellikleri calismak icin yuksek manyetik alanlarin kullanildigi bir diger deneydir Kuantum Hall etkisi Chern Simons acisi gibi topolojik ozelliklerin deneysel olarak olculebildigi yuksek manyetik alanlarla olan olcumlere bir baska ornektir Soguk Atomik Gazlari Optik kafeslerde soguk atom tuzaklama optik atom ve molekuler fizikte oldugu gibi yogun madde fiziginde yaygin olarak kullanilan deneysel bir aractir Bu teknik atomlar ya da iyonlarin cok dusuk sicakliklara yerlestirilebildigi kafes gibi davranan bir girisim oruntusu olusturmak icin optik lazer kullanimini icerir Optik kafeslerdeki soguk atomlar kuantum simulatorleri olarak kullanilir Kuantum simulatorleri bozuk miknatislar gibi daha karmasik sistemlerin davranisina model olabilen kontrol edilebilir sistemler olarak davranirlar Ozellikle onceden belirlenmis degiskenli Hubbard modelli icin bir iki ve uc boyutlu kafeslerini yapmak icin ve Neeland donme sivi siralamasi icin faz gecislerini calismak icin kullanilirlar 1995 te 170 nK sicakligina kadar sogutulmus rubidyum atomlarinin gazi bircok sayida atomun tek bir kuantum evresinde oldugu S N Bose ve Albert Einstein tarafindan tahmin edilen maddenin yeni bir hali olan Bose Einstein yogunlasmasini deneysel olarak gozlemlemek icin kullanildi UygulamalarYogun madde fizigindeki arastirmalar lazer teknolojisi ve yari iletken transistorlerin gelisimi gibi farkli arac uygulamalarina yol acti Nano teknoloji kapsaminda calisilan bircok fenomen yogun madde fizigi alani kapsamina girer Taramali tunelleme mikroskopisi gibi teknikler nanometre olcegindeki ilerlemeleri kontrol etmek icin kullanilabilir ve nanofabrikasyon calismalarina yol acmis oldu Bircok yogun madde sistemi kuantum noktalari ustuniletken kuantum girisim cihazi gibi deneysel sistemleri iceren kuantum hesaplamalarina ve torik kod ve kuantum dimer modeli gibi teorik modellere yapilan potansiyel uygulamalarla calisilmaya devam ediliyor Yogun madde sistemleri kuantum bilgi depolamasi icin temel icerikler olan faz hassasiyeti ve uyumluluk kosullarini saglamak icin ayarlanabilir Donus elektronigi bilgi islemleme ve aktarimi icin kullanilabilen yeni bir teknoloji alani ve elektron tasima yerine donus uzerine dayali Yogun madde fiziginin ayni zamanda biyofizige onemli uygulamalari var Ornegin tibbi teshislerde yaygin olarak kullanilan manyetik rezonans goruntuleme deneysel teknigi gibi