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　　一、散射

　　一些凝聚態(tài)物質(zhì)實(shí)驗(yàn)涉及實(shí)驗(yàn)探針(例如X 射線、光學(xué)光子、中子等)在材料成分上的散射。散射探頭的選擇取決于感興趣的觀測(cè)能量尺度?？梢?jiàn)光的能量為1電子伏(eV)，可用作散射探針來(lái)測(cè)量介電常數(shù)和折射率等材料特性的變化。X射線的能量約為 10 keV，因此能夠探測(cè)原子長(zhǎng)度尺度，并用于測(cè)量電子電荷密度和晶體結(jié)構(gòu)的變化。

　　中子還可以探測(cè)原子長(zhǎng)度尺度，并用于研究原子核散射、電子自旋和磁化(因?yàn)橹凶佑凶孕粠щ姾?。庫(kù)侖和莫特散射測(cè)量可以通過(guò)使用電子束作為散射探針來(lái)進(jìn)行。同樣，正電子湮滅可以用作局域電子密度的間接測(cè)量。激光光譜是研究介質(zhì)微觀特性的絕佳工具，例如，用非線性光譜研究介質(zhì)中的禁戒躍遷。

　　二、外部磁場(chǎng)

　　在實(shí)驗(yàn)?zāi)蹜B(tài)物理中，外部磁場(chǎng)充當(dāng)熱力學(xué)變量，控制材料系統(tǒng)的狀態(tài)、相變和特性。核磁共振(NMR)是一種利用外部磁場(chǎng)尋找單個(gè)原子核共振模式的方法，從而提供有關(guān)其環(huán)境的原子、分子和鍵結(jié)構(gòu)的信息。核磁共振實(shí)驗(yàn)可以在強(qiáng)度高達(dá)60特斯拉的磁場(chǎng)中進(jìn)行。更高的磁場(chǎng)可以提高 NMR 測(cè)量數(shù)據(jù)的質(zhì)量。量子振蕩是另一種實(shí)驗(yàn)方法，其中使用高磁場(chǎng)來(lái)研究材料特性，例如費(fèi)米表面的幾何形狀。高磁場(chǎng)將有助于對(duì)各種理論預(yù)測(cè)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試，例如量子磁電效應(yīng)、圖像磁單極子和半整數(shù)量子霍爾效應(yīng)。

　　三、核光譜

　　凝聚態(tài)物質(zhì)的局域結(jié)構(gòu)(最近鄰原子的結(jié)構(gòu))可以用核光譜方法來(lái)研究，核光譜方法對(duì)微小的變化非常敏感。使用特定的放射性原子核，原子核成為與其周?chē)妶?chǎng)和磁場(chǎng)相互作用的探針(超精細(xì)相互作用)。這些方法適用于研究缺陷、擴(kuò)散、相變、磁性。常見(jiàn)的方法有NMR、穆斯堡爾譜或擾動(dòng)角相關(guān)(PAC)。特別是 PAC 由于該方法不依賴于溫度，因此非常適合研究 2000°C 以上極端溫度下的相變。

　　四、冷原子氣體

　　在超冷銣原子氣體中觀察到的第一個(gè)玻色-愛(ài)因斯坦凝聚態(tài)。藍(lán)色和白色區(qū)域代表更高的密度。

　　光學(xué)晶格中的超冷原子捕獲是凝聚態(tài)物理以及原子、分子和光學(xué)物理中常用的實(shí)驗(yàn)工具。該方法涉及使用光學(xué)激光器形成干涉圖案，該圖案充當(dāng)晶格，離子或原子可以在非常低的溫度下放置在其中。光學(xué)晶格中的冷原子被用作量子模擬器，也就是說(shuō)，它們充當(dāng)可控系統(tǒng)，可以模擬更復(fù)雜系統(tǒng)(例如受挫磁體)的行為。特別是，它們用于為Hubbard 模型設(shè)計(jì)一維、二維和三維晶格具有預(yù)先指定的參數(shù)，并研究反鐵磁和自旋液體排序的相變。

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