Acerca da Física da Matéria CondensadaAcerca da Física da Matéria CondensadaFES (3º ano MEFT)FES (3º ano MEFT)

Eduardo V. Castro

Departamento de Física, IST

Instituto Superior Técnico, Universidade de Lisboa 15/02/2016

SumárioSumário

O que é a Física da Matéria Condensada

Estudar Fisica da Matéria Condensada porquê?

E porquê Física do Estado Sólido?

Matéria condensada: O que é?Matéria condensada: O que é?Wikipedia

”My view”:

System with a large number of constituints where the properties are not explained by the properties of individual constituints.

Condensed matter physicsFrom Wikipedia, the free encyclopedia

” Condensed matter physics is a branch of physics that deals with the physical properties of condensed phases of matter. ”

” The most familiar condensed phases are solids and liquids, while more exotic condensed phases include the superconducting phase exhibited by certain materials at low temperature, the ferromagnetic and antiferromagnetic phases of spins on atomic lattices, and the Bose–Einstein condensate found in cold atomic systems. ”

Estudar Física da Matéria Estudar Física da Matéria Condensada porquê?Condensada porquê?

(from Steven Simon's book)

Porque é o mundo à nossa volta● Porque é que os metais têm um ”brilho metálico” e são

”frios” ao toque ?● Porque é que o vidro é transparente?● Porque é que a água é um fluido e porque é que molha?● Porque é que a borracha é elástica?

Satisfeitas algumas curiosidades sobre estrelas e buracos negros, a maioria das questões sobre o mundo que nos rodeia é provavelmente do âmbito da Matéra Condensada.

Estudar Física da Matéria Estudar Física da Matéria Condensada porquê?Condensada porquê?

(from Steven Simon's book)

Porque é útil● Revolução tecnológica do Sec. XX só foi possível graças ao

nosso controlo da Física da Matéria Condensada● Exemplo: entendimento dos sólidos (Física do Estado

Sólido) deu origem à tecnologia dos semicondutores, que possibilitou o desenvolvimento da indústria electrónica, que deu origem a computadores, smartphones, e tudo o que hoje damos por garantido

Estudar Física da Matéria Estudar Física da Matéria Condensada porquê?Condensada porquê?

● Porque nos leva da ficção científica ao futuro tecnológico

Estudar Física da Matéria Estudar Física da Matéria Condensada porquê?Condensada porquê?

● Porque nos leva da ficção científica ao futuro tecnológico

iPad

SamsungGalaxy

Estudar Física da Matéria Estudar Física da Matéria Condensada porquê?Condensada porquê?

● Porque nos leva da ficção científica ao futuro tecnológico

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”2001: A Space Odyssey” – Stanley Kubrick (1968)

Estudar Física da Matéria Estudar Física da Matéria Condensada porquê?Condensada porquê?

(from Steven Simon's book)

Poque é profundo

As questões em Mat. Cond. são tão profundas como as que podemos encontrar noutras áreas da Física

● BOSÃO DE HIGGS: o mecanismo de Higgs é análogo a um fenómeno que ocorre nos supercondutores; o físico da matéria condensada Phil Anderson (Nobel 1977) propôs o mecanismo em 1962, a versão relativista aparece em 1964 por Higgs (Nobel 2013), Englert (Nobel 2013) e Brout; ”Anderson-Higgs” é uma das muitas denominações do mecanismo

● RENORMALIZAÇÃO: a ideia de grupo de renormalização (Wilson, Nobel 1982) desenvolveu-se em simultaneamente em altas energias e em matéria condensada

Estudar Física da Matéria Estudar Física da Matéria Condensada porquê?Condensada porquê?

(from Steven Simon's book)

Poque é profundo

O comité Nobel parece concordar com esta observação: durante este curso discutiremos o trabalho de mais de 50 prémios Nobel.

(Ver lista no final do livro de Steven Simon.)

Estudar Física da Matéria Estudar Física da Matéria Condensada porquê?Condensada porquê?

Porque reducionismo não

explica o ”EMERGENTE”

Phil Anderson

Prémio Nobel 1977

- localização

- magnetismo

- HTSC

Estudar Física da Matéria Estudar Física da Matéria Condensada porquê?Condensada porquê?

Phil Anderson

Prémio Nobel 1977

- localização

- magnetismo

- HTSC

Science 177, 393 (1972)

Comportamento colectivo difere do individual (reducionismo não implica o inverso)

Propriedades emergentes requerem novas leis e conceitos.

Porque reducionismo não

explica o ”EMERGENTE”

Estudar Física da Matéria Estudar Física da Matéria Condensada porquê?Condensada porquê?

Porque é INTERDISCIPLINARRichard Feynman

Prémio Nobel 1965

Lev Landau

Prémio Nobel 1962

Estudar Física da Matéria Estudar Física da Matéria Condensada porquê?Condensada porquê?

Porque é INTERDISCIPLINARRichard Feynman

Prémio Nobel 1965

Lev Landau

Prémio Nobel 1962

- electrodinâmica quântica

- integral de caminho MQ

- superfluidez

- polarões

- líquido de Fermi de Landau

- superfluidez / supercondutividade

- polo de Landau

- neutrinos

Estudar Física da Matéria Estudar Física da Matéria Condensada porquê?Condensada porquê?

Porque é INTERDISCIPLINARRichard Feynman

Prémio Nobel 1965

- electrodinâmica quântica

- integral de caminho MQ

- superfluidez

- polarões

Lev Landau

Prémio Nobel 1962

- líquido de Fermi de Landau

- superfluidez / supercondutividade

- polo de Landau

- neutrinos

Conceitos e leis que explicam o comportamento emergente transitam de e para outras áreas da física (altas energias).

Mecanismo de Anderson-Higgs GRAFENO (fermiões ultrarelativistas em 2D)

E porquê FES?E porquê FES?

(from Steven Simon's book)

O ramo da Física da Matéria Condensada é tão grande que não é possível estudar tudo isto num semestre

FES é o maior sub-tema da Física da Matéria Condensada

FES é o sub-tema de maior sucesso

Paradigma para estudar outros tópicos em Física