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La physique nucléaire est le domaine de la physique qui étudie les composants et les interactions du noyau atomique. Les applications les plus courantes de la physique nucléaire sont la production d'énergie nucléaire et la technologie des armes nucléaires, mais la recherche a fourni des applications dans de nombreux domaines, y compris ceux liés à la médecine nucléaire, à l'imagerie par résonance magnétique et à l'implantation ionique dans l'ingénierie des matériaux et l'histoire du radiocarbone en géologie et archéologie.
La physique atomique, moléculaire et optique (AMO) est l'étude des interactions de la matière et de la matière légère à l'échelle d'atomes et de molécules uniques. Les trois régions sont regroupées en raison de leurs interrelations, de la similitude des méthodes utilisées et de l'interdépendance des échelles d'énergie respectives. Les trois domaines comprennent les traitements classiques, semi-classiques et quantitatifs; Ils peuvent traiter leur sujet d'un point de vue microscopique.
La physique atomique étudie les coques électroniques des atomes. La recherche actuelle se concentre sur les activités de contrôle quantique, de refroidissement et de piégeage des atomes et des ions,
Dynamique de collision à basse température et effet de liaison électronique sur la structure et la dynamique. La physique atomique est influencée par le noyau, mais les phénomènes au sein du nucléaire tels que la fission et la fusion sont considérés comme faisant partie de la physique nucléaire.
La physique moléculaire se concentre sur les structures polyatomiques et leurs interactions internes et externes avec la matière et la lumière. La photophysique diffère de l'optique en ce qu'elle tend à se concentrer non pas sur le contrôle des champs de lumière classiques par des objets microscopiques, mais sur les propriétés de base des champs optiques et leurs interactions avec la matière dans le champ microscopique.
La physique de la matière condensée est le domaine de la physique qui traite des propriétés physiques macroscopiques de la matière. En particulier, elle concerne les phases «condensées» qui apparaissent chaque fois que le nombre de particules dans un système est extrêmement grand et les interactions fortes entre elles. Les exemples les plus courants de phases condensées sont les solides et les liquides, qui résultent de la liaison au moyen de la force électromagnétique entre les atomes. Les phases condensées plus exotiques comprennent les condenseurs superfluides et Bose-Einstein trouvés dans certains systèmes atomiques à très basse température, la phase supraconductrice représentée par les électrons de conduction dans certains matériaux et les phases magnétiques et antipyrétiques dans les cycles de réseau atomique.
La cosmologie physique est l'étude de la formation et du développement de l'univers à ses plus grandes échelles. La théorie de la relativité d'Albert Einstein joue un rôle majeur dans toutes les théories cosmologiques modernes. Au début du XXe siècle, la découverte de Hubble que l'univers est en expansion, comme le montre le diagramme de Hubble, des interprétations concurrentes connues sous le nom d'univers en régime permanent et du Big Bang.
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