Физика конденсированного состояния

Внешние магнитные поля[править | править код]
В экспериментальной физике конденсированного состояния внешние магнитные поля действуют как термодинамические переменные, которые управляют состоянием, фазовыми переходами и свойствами материальных систем^[77]. Ядерный магнитный резонанс (ЯМР) — это метод, с помощью которого внешние магнитные поля используются для нахождения резонансных мод отдельных электронов, что даёт информацию об атомной, молекулярной и координационной структуре их окрестностей. ЯМР эксперименты проводятся в магнитных полях с напряженностью до 60 Тесла. Более высокие магнитные поля позволят улучшить качество данных измерений ЯМР^{[78]:69[79]:185}. Исследование квантовых осцилляций — это ещё один экспериментальный метод, в котором сильные магнитные поля используются для изучения свойств материала, таких как геометрия поверхности Ферми^[80]. Сильные магнитные поля будут полезны при экспериментальном тестировании различных теоретических предсказаний, таких как квантованный магнитоэлектрический эффект, магнитный монополь наблюдаемый в твердых телах и полуцелый квантовый эффект Холла^[78]:57.
Материя под высоким давлением[править | править код]
Все газы становятся твёрдыми при достаточно низкой температуре и давлении не выше 15 ГПа^[81]. Свойства твёрдых тел зависят от структуры кристаллической решётки, поэтому внешнее давление приводит к изменению зонной структуры материалов и, они могут приобретать необычные свойства, испытывать фазовые превращения как, например, происходит с алмазами в кимберлитовых трубках^[82]. Большие давления в лаборатории получают в ячейках с алмазными наковальнями.
Холодные атомные газы[править | править код]
Основная статья: Конденсат Бозе — Эйнштейна

Первый бозе-эйнштейновский конденсат наблюдался в газе ультрахолодных атомов рубидия. Синие и белые области соответствуют более высокой плотности.
Захват ультрахолодных атомов в оптические решётки является экспериментальным инструментом, обычно используемым в физике конденсированных сред, а также в атомной, молекулярной и оптической физике. Этот способ включает использование оптических лазеров для формирования интерференционной картины, которая действует как решётка, в которой ионы или атомы захватываются при очень низких температурах. Холодные атомы в оптических решётках используются в качестве квантовых симуляторов, то есть они действуют как управляемые системы, которые моделируют поведение более сложных систем, таких как магниты с фрустрацией^[83]. В частности, они используются для создания одно-, двух- и трёхмерных решёток модели Хаббарда с заранее заданными параметрами, а также для исследования фазовых переходов в антиферромагнитных материалах и спиновых жидкостях^[84][85].
В 1995 году газ атомов рубидия, охлажденный до температуры 170 нК, использовался для экспериментальной реализации конденсата Бозе — Эйнштейна, нового состояния вещества, первоначально предсказанного Ш. Бозе и Альбертом Эйнштейном, в котором большое количество атомов занимает одно квантовое состояние^[86].