Yoğun madde fiziği
Deneysel

Deneysel yoğun madde fiziği materyallerin yeni özelliklerini keşfetmeye çalışmak için deneysel araştırmaların kullanımını içerir. Deneysel araştırmalar elektrik ve manyetik alanların etkilerini, tepki fonksiyonu ölçümü, taşınım özellikleri ve termometriden meydana gelir. Yaygın olarak kullanılan deneysel teknikler X ışınları, kızılötesi ışınlar ve esnemeyen nötron dağılımı gibi deneylerle tayfölçümü ve termal ve ısı durumu aracılığıyla belirli ısı ve taşınım ölçümü gibi termal tepki çalışmalarını içerir.
Dağılma
Çeşitli yoğun madde deneyleri X ışınları, optik fotonlar, nötronlar gibi materyallerin bileşenleri üzerinde bir deneysel probun dağılımı içerir. Dağılma araştırmasının seçimi ilginin gözlem enerji ölçeğine dayanır. Görülebilir ışık 1 eV ölçeğinde enerjiye sahiptir ve kırılma indeksi ve dielektrik sabiti gibi materyal özelliklerindeki değişimleri ölçmek için dağılım probu olarak kullanılır. X ışınları 10 keV sıralamasının enerjilerine sahiptir, bu yüzden atomik uzunluk değerlerini inceleyebilir ve elektron güç yoğunluğundaki değişimleri ölçmek için kullanılır. Nötronlar da atomik uzunluk değerini ölçebilir ve manyetikleşme, çekirdeğin ve elektronların dağılımı çalışmak için kullanılır. Coulomb ve Mott değılma ölçümleri elektron ışınlarını dağılma probu olarak kullanarak yapılabilir ve benzer olarak pozitron imhası lokal elektron yoğunluğunun dolaylı bir ölçümü olarak kullanılabilir. Lazer tayfölçümü görülebilir ışığın aralığındaki enerjiyle bu fenomeni çalışmak için bir araç olarak kullanılır. Örneğin; doğrusal olmayan optikler ve medyadaki yasak geçişleri çalışmak için kullanılır.
Dış Manyetik Alanlar
Deneysel yoğun madde fiziğinde, dış manyetik alanlar materyal sistemlerinin özelliklerini, faz geçişlerini ve evreyi kontrol eden termodinamik değişkenler olarak davranır. Nükleer manyetik rezonans (NMR) ayrık elektronların rezonans modlarını bulmak için dış manyetik alanların kullanılabildiği yani atomik moleküller ve çevrelerindekilerin bağ yapısı hakkında bilgi veren bir tekniktir. NMR deneyleri 65 Tesla'ya kadar çıkabilen güçteki manyetik alanlarda yapılabilir. Kuantum salınımları Fermi yüzeyin geometrisi gibi materyal özellikleri çalışmak için yüksek manyetik alanların kullanıldığı bir diğer deneydir. Kuantum Hall etkisi Chern-Simons açısı gibi topolojik özelliklerin deneysel olarak ölçülebildiği yüksek manyetik alanlarla olan ölçümlere bir başka örnektir.
Soğuk Atomik Gazları
Optik kafeslerde soğuk atom tuzaklama optik, atom ve moleküler fizikte olduğu gibi yoğun madde fiziğinde yaygın olarak kullanılan deneysel bir araçtır. Bu teknik atomlar ya da iyonların çok düşük sıcaklıklara yerleştirilebildiği kafes gibi davranan bir girişim örüntüsü oluşturmak için optik lazer kullanımını içerir. Optik kafeslerdeki soğuk atomlar kuantum simülatörleri olarak kullanılır. Kuantum simülatörleri bozuk mıknatıslar gibi daha karmaşık sistemlerin davranışına model olabilen kontrol edilebilir sistemler olarak davranırlar. Özellikle, önceden belirlenmiş değişkenli Hubbard modelli için bir, iki ve üç boyutlu kafeslerini yapmak için ve Neeland dönme sıvı sıralaması için faz geçişlerini çalışmak için kullanılırlar.
1995'te 170 nK sıcaklığına kadar soğutulmuş rubidyum atomlarının gazı, birçok sayıda atomun tek bir kuantum evresinde olduğu S. N. Bose ve Albert Einstein tarafından tahmin edilen maddenin yeni bir hali olan Bose-Einstein yoğunlaşmasını deneysel olarak gözlemlemek için kullanıldı.