帮忙翻译下凝聚态物理主要是研究什么的？凝聚态物理学是物理学领域，涉及物质的宏观和微观物理特性 。特别是它关注的是当系统中的成分数量非常大并且成分之间的相互作用很强时出现的“浓缩”阶段 。图 二阶量子相变的相图最熟悉的凝聚相的例子是固体和液体（本质来自于原子之间的电磁力作用） 。凝聚态物理学家试图通过使用物理定律来理解这些阶段的行为 。【disputed】特别的，这些物理定律它们包括量子力学，电磁学和统计力学的定律等 。最常见的凝聚相是固体和液体，而更奇特的凝聚相包括某些材料在低温下表现出的超导相，原子晶格上的自旋的铁磁和反铁磁相，以及在超冷原子系统中发现的玻色 - 爱因斯坦凝聚 。凝聚态物理的研究涉及通过实验探针测量各种材料特性以及使用理论物理方法开发有助于理解物理行为的数学模型等 。可用于研究的系统和现象的多样性使凝聚态物理学成为当代物理学中最活跃的领域：三分之一的美国物理学家自我认同为凝聚态物理学家，凝聚态物理学系也是美国物理学会最大的一个部门 。该领域与化学，材料科学和纳米技术重叠，并与原子物理学和生物物理学密切相关 。物理学中的各种主题，如晶体学，冶金学，弹性学，磁学等，直到20世纪40年代才被视为不同的领域，当时它们被归为固态物理学 。大约在20世纪60年代，液体物理性质的研究被添加到这个列表中，形成了凝聚态物理新的相关专业的基础 。相关实验实验凝聚态物理涉及使用实验探针试图发现材料的新特性 。这种探针包括电场和磁场的影响，测量响应函数，传输特性和测温 。通常使用的实验方法包括光谱，用探针，例如X射线，红外光以及非弹性中子散射 ; 研究热响应，例如比热和通过热传导和热传导测量传输 。冷原子气体实验光学晶格中的超冷原子捕获是凝聚态物理学 。该方法涉及使用光学激光器形成干涉图案，其充当晶格，其中离子或原子可以在非常低的温度下放置 。光学晶格中的冷原子被用作量子模拟器，也就是说，它们作为可控系统，可以模拟更复杂系统的行为，例如受抑制的磁体 。特别地，它们被用于工程化一维，二维和三维晶格用于Hubbard模型具有预先指定的参数，并研究反铁磁和旋转液体排序的相变 。图 在超冷铷原子气体中观察到的第一个玻色 - 爱因斯坦凝聚物rr凝聚态理论和计算————————————————————————*传统凝聚态理论理论凝聚态物理涉及使用理论模型来理解物质状态的性质 。其中包括研究固体电子性质的模型，如Drude模型，Band结构和DFT(密度泛函理论) 。还发展了理论模型来研究相变的物理过程，如Ginzburg-Landau理论，临界指数和量子场论数学方法的使用以及重整化群 。现代理论研究涉及使用电子结构的数值计算和数学工具来理解诸如高温超导性，拓扑相和规范对称性等现象 。对凝聚态物理的理论认识与出现的概念密切相关，其中复杂的粒子集合表现出与其各个组成部分显着不同的方式[1] 。例如，尽管单个电子和晶格的微观物理学是众所周知的，但与高温超导电性有关的一系列现象理解得很差 。同样，研究了凝聚态物质系统的模型，其中集体激发的行为类似于光子和电子，因此将电磁描述为一种新现象[2] 。在材料之间的界面处也可能出现应急特性：一个例子是铝酸镧 - 钛酸锶界面，其中两个非磁性绝缘体结合以产生电导性，超导性以及铁磁性 。1. 固体电子理论金属态历来是研究固体性质的重要基石 。[3] Paul Drude在1900年用Drude模型给出了金属的第一个理论描述，该模型通过将金属描述为当时新发现的电子的理想气体来解释固体的电和热学性质 。能够得到经验的Wiedemann-Franz定律并得到与实验密切相符的结果 。[[4]：90-91]然后，这一经典模型由Arnold Sommerfeld提出，他将Fermi-Dirac电子统计结合起来，解释Wiedemann-Franz定律中金属比热的异常行为[4]：101-103 。1912年，Max von Laue和Paul Knipping研究了晶体的结构，当他们观察到X射线衍射并认为晶体从原子的周期性晶格得到它们的结构[4] [5] 。1928年，瑞士物理学家费利克斯布洛赫提出了一个具有周期性势场的薛定谔方程的波函数解，称为布洛赫波函数[6] 。通过求解多体波函数来计算金属的电子属性通常在计算上很难，因此需要近似方法来获得有意义的预测 。托马斯 - 费米理论[7]发展于20世纪20年代，通过将局域电子密度视为变分参数来估计系统能量和电荷密度 。20世纪30年代后期，Douglas Hartree，Vladimir Fock和John Slater开发了所谓的Hartree-Fock波函数，作为对Thomas-Fermi模型的改进 。Hartree-Fock方法考虑了单粒子电子波函数的交换统计 。一般来说，求解Hartree-Fock方程是极其困难的 。[3：330-337]最后在1964-65年，Walter Kohn，Pierre Hohenberg和Lu Jeu Sham提出了密度泛函理论，该理论对金属的体积和表面性质给出了现实的描述 。自20世纪70年代以来，密度泛函理论（DFT）已被广泛用于各种固体的能带结构计算[7] 。2. 相变相变指的是系统相或状态的变化，这是由外部参数（如温度）的变化引起的 。当系统的序被破坏时，经典相变在有限温度下发生 。例如，当冰融化成水时，有序的晶体结构被破坏 。在量子相变中，温度被设置为绝对零度，并且非热控制参数（例如压力或磁场）在由于海森堡不确定性原理引起的量子波动而导致有序结构被破坏时引起的相变 。这里，系统的不同量子相是指哈密顿量的不同基态 。理解量子相变的行为对于解释稀土磁绝缘体，高温超导体和其他物质的性质是很困难的 。发生两类相变：一阶相变和连续相变 。对于后者，所涉及的两相在转变温度不共存，也称为临界点 。在临界点附近，系统会发生严重的行为，其中它们的一些性质，如相关长度，比热和磁化率呈指数级发散[8] 。这些关键现象对物理学家提出了严峻的挑战，因为正常的宏观定律在该区域不再有效，并且必须发明新的思想和方法来找到可以描述系统的新定律[9] 。最简单的理论可以描述连续相变的是金兹堡 - 朗道理论，它在所谓的平均场近似中起作用 。然而，它只能粗略地解释涉及长程微观相互作用的铁电体和 I 型超导体的连续相变 。对于在临界点附近涉及短程相互作用的其他类型的系统，需要一个更好的理论 。【[10]：8-11】在临界点附近，波动发生在广泛的尺寸范围内，而整个系统的特征是规模不变 。重整化群方法逐步平均分出最短的波长波动，同时保持其效果进入下一相 。因此，可以系统地研究不同尺度下物理系统的变化 。这些方法连同强大的计算机模拟，对解释与连续相变有关的临界现象作出了重大贡献[9]：113. 对称性破缺物质的某些状态表现出对称性破缺，其中相关的物理定律具有一些被破坏的对称性 。一个常见的例子是结晶固体，它会破坏连续的平移对称性 。其他例子包括破坏旋转对称性的磁化铁磁体，以及BCS超导体的基态等更奇特的状态，这会破坏U（1）相的旋转对称性[11] [12] 。戈德斯通的量子场论中的定理指出，在一个连续对称性破缺的系统中，可能存在任意低能量的激发，称为戈德斯通玻色子 。例如，在晶体中，这些对应于声子，这是量子化的晶格振动[13] 。[1]Coleman, Piers (2016). Introduction to Many Body Physics. Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-86488-6.[2] Levin, Michael; Wen, Xiao-Gang (2005). "Colloquium: Photons and electrons as emergent phenomena". Reviews of Modern Physics. 77 (3): 871–879. arXiv:cond-mat/0407140 . Bibcode:2005RvMP...77..871L. doi:10.1103/RevModPhys.77.871.[3]Neil W. Ashcroft; N. David Mermin (1976). Solid state physics. Saunders College. ISBN978-0-03-049346-1.[4]Hoddeson, Lillian (1992). Out of the Crystal Maze: Chapters from The History of Solid State Physics. Oxford University Press. ISBN 978-0-19-505329-6.[5]Eckert, Michael (2011). "Disputed discovery: the beginnings of X-ray diffraction in crystals in 1912 and its repercussions". Acta Crystallographica A. 68 (1): 30–39. Bibcode:2012AcCrA..68...30E. doi:10.1107/S0108767311039985.[6]Han, Jung Hoon (2010). Solid State Physics (PDF). Sung Kyun Kwan University. Archived from the original (PDF) on 2013-05-20.[7]Perdew, John P.; Ruzsinszky, Adrienn (2010). "Fourteen Easy Lessons in Density Functio
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