凝集物質物理學/Condensed Matter Physics
1 개요
현대 물리학의 한 분야이자, 말 그대로 입자간 상호작용이 강한, 응집된 물질의 상태에 대해 연구하는 분야이다. 대표적으론 액체, 고체 등이 있으며, 보즈-아인슈타인 응축 물질이나 초전도체, 초유동체와 같은 특수한 물질의 상태, 상전이와 관련된 내용도 다룬다. 하위 분야로, 주로 고체의 성질에 대해 연구하는 고체물리학이 있다.[1]
2 내용
말 그대로 '뭉쳐 있는' 물질이 모두 연구대상이니, 그 특성상 다루는 내용이 무척 넓고 다양하다. 실제로, 어느 정도 일반론을 제외하면 랩마다 연구 분야도 천차만별이고, 이러다 보니 끌어다 쓰는 이론도 고체물리와 같이 전자기학, 양자역학, 통계역학 등등 필요에 따라 이것저것 가져다 쓰며, 심지어 이론 응집물리에서는 양자장론(...)도 가져다 쓴다. 즉 골고루 잘 해야 시작해볼 수 있는 분야.
그 특성상, 저온과 무척 관련이 깊다.[2] 이는 온도가 낮아지면, 분자간 거리가 줄어들어 입자들이 '응집한다'고 생각하면 이해하기 쉽다. 고체를 이루는 원자 혹은 분자들은 온도에 따라 고유한 진동을 한다. 이때 진동에너지를 고체의 열에너지라고 할 수 있다. 상온에서는 열에너지가 굉장히 커서 여러가지 현상을 압도한다. 따라서 이 열 에너지을 제거해 주어야 고체 내부의 특수한 현상을 관찰 할 수 있다. 온도를 내리다보면 열에너지가 줄어들게 되고 열에너지가 특정 수치보다 낮아지게 되면 그 열에너지보다 큰 에너지를 갖는 현상들이 보이게 된다. 예를들어 저온에서 결정구조의 변화, 자성구조의 변화, 전자구조의 변화등이 보인다. 이 현상들이 나타나는 온도의 열에너지를 해당 현상의 에너지와 같다고 보고 연구를 한다. 이게 극저온 영역이 되면 물질에 따라 단순히 응고가 아닌 특이한 상전이를 보이기도 하는데, 자세한 내용은 초전도체, 초유동체 항목 참고.
3 교과목
물리학과에서 학부 4학년~대학원 과정부터 개설되기 시작한다. 양자역학 등 물리학과 학부 교과목을 대부분 들어야 선수과목으로 인한 문제가 적게 생긴다.