Acerca da Física da Matéria Condensada
FES (3º ano MEFT)
Eduardo V. Castro
Departamento de Física, IST
Instituto Superior Técnico, Universidade de Lisboa
19/02/2015
Sumário
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?
Wikipedia
Condensed matter physics
From 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. ”
”My view”:
System with a large number of constituints where the
properties are not explained by the properties of individual
constituints.
Estudar Física da Matéria
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
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
Condensada porquê?
●
Porque nos leva da ficção científica ao futuro tecnológico
Estudar Física da Matéria
Condensada porquê?
●
iPad
Porque nos leva da ficção científica ao futuro tecnológico
Samsung
Galaxy
Estudar Física da Matéria
Condensada porquê?
●
Porque nos leva da ficção científica ao futuro tecnológico
Samsung
Galaxy
iPad
”2001: A Space Odyssey” – Stanley Kubrick (1968)
Estudar Física da Matéria
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
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
Condensada porquê?
Porque reducionismo não
explica o ”EMERGENTE”
Phil Anderson
Prémio Nobel 1977
- localização
- magnetismo
- HTSC
Estudar Física da Matéria
Condensada porquê?
Porque reducionismo não
explica o ”EMERGENTE”
Science 177, 393 (1972)


Comportamento colectivo difere
do individual (reducionismo não
implica o inverso)
Propriedades emergentes
requerem novas leis e
conceitos.
Phil Anderson
Prémio Nobel 1977
- localização
- magnetismo
- HTSC
Estudar Física da Matéria
Condensada porquê?
Porque é INTERDISCIPLINAR
Richard Feynman
Prémio Nobel 1965
Lev Landau
Prémio Nobel 1962
Estudar Física da Matéria
Condensada porquê?
Porque é INTERDISCIPLINAR
Richard Feynman
Prémio Nobel 1965
Lev Landau
Prémio Nobel 1962
- electrodinâmica
quântica
- líquido de Fermi de
Landau
- integral de
caminho MQ
- superfluidez /
supercondutividade
- superfluidez
- polo de Landau
- polarões
- neutrinos
Estudar Física da Matéria
Condensada porquê?
Porque é INTERDISCIPLINAR
Lev Landau
Richard Feynman
Prémio Nobel 1965

Prémio Nobel 1962
- electrodinâmica
quântica
- líquido de Fermi de
Landau
- integral de
caminho MQ
- superfluidez /
supercondutividade
- superfluidez
- polo de Landau
- polarões
- 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?
(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