Kondensierte Materie
Kondensierte Materie bezeichnet in den Naturwissenschaften den festen und flüssigen Aggregatzustand im Gegensatz zu Gas und Plasma.
Physik der kondensierten Materie[Bearbeiten]
Die Physik der kondensierten Materie unterscheidet sich aufgrund der gegenseitigen Wechselwirkung der Bausteine der Materie erheblich von der freier Teilchen (Elementarteilchenphysik, Atomphysik). Viele Phänomene wie Deformierbarkeit, magnetische Ordnung, oder elektrische Leitfähigkeit gehen auf eine bestimmte Ordnung der Wechselwirkung zwischen den Bausteinen der kondensierten Materie zurück. Sie sind daher in kondensierter Materie ganz anders zu behandeln als bei freien Teilchen oder treten überhaupt erst bei kondensierter Materie auf.
Die Behandlung der Physik kondensierter Materie ist dadurch gekennzeichnet, dass die große Anzahl der Teilchen, die das zu beschreibende System bilden, eine elementare Lösung der einzelnen Bewegungsgleichungen ausschließt. An die Stelle einer Beschreibung der Zustände der einzelnen Teilchen des Systems treten stattdessen Aussagen über Häufigkeiten (beziehungsweise normiert auf die Anzahl der möglichen Zustände: Wahrscheinlichkeiten), mit denen bestimmte Zustände beliebiger Teilchen im System auftreten.
Die allgemeine, mikroskopische Beschreibung basiert auf der Vielteilchentheorie, welche auch Teilchenwechselwirkungen untereinander berücksichtigt. Für die meisten Anwendungen reicht aber eine Beschreibung im Rahmen der Theorie des mittleren Feldes aus, in der sich alle Teilchen unabhängig voneinander in einem gemittelten, effektiven Potential bewegen. Vertreter Letzterer sind die Hartree-Fock-Methode und Dichtefunktionaltheorie, mit deren Hilfe beispielsweise eine Vielzahl von Materialparametern gewonnen werden können. Mit den gewonnenen Materialdaten kann das System unter Berücksichtigung makroskopischer Systemeigenschaften wie System-Geometrie und äußerer Belastungen mit Hilfe von klassischen Feldgleichungen behandelt werden. Beispielsweise werden elastische Verformungen in der makroskopischen Kontinuumsmechanik mit Hilfe von Elastizitätsmodul und Poissonzahl berechnet. Treten in Festkörpern jedoch signifikante Korrelationen der Teilchen untereinander auf (zum Beispiel langreichweitige Korrelation der Atompositionen selbst Kristallgitter, oder Korrelation der Elektronenspins → magnetische Ordnung wie Ferromagnetismus und Antiferromagnetismus), kann die Beschreibung nicht mehr in der Näherung unabhängiger Teilchen erfolgen. Es muss dann auf die Werkzeuge der Vielteilchentheorie zurückgegriffen werden.
Die Konzepte der Physik kondensierter Materie werden weit über den Bereich fester und flüssiger Materie hinaus angewandt (Beispiele: Risikomanagement, Versicherungsstatistik, neuronale Netze).
