La materia ha molte definizioni, ma la più comune è che è qualsiasi sostanza che ha massa e occupa spazio. Tutti gli oggetti fisici sono composti di materia, sotto forma di atomi, che sono a loro volta composti da protoni, neutroni ed elettroni.
L'idea che la materia consistesse in blocchi o particelle ebbe origine con i filosofi greci Democrito (470-380 a.C.) e Leucippo (490 a.C.).
Esempi di materia (e cosa non importa)
La materia è costruita dagli atomi. L'atomo più elementare, l'isotopo dell'idrogeno noto come protio, è un singolo protone. Quindi, sebbene alcune particelle subatomiche non siano sempre considerate forme di materia da alcuni scienziati, potresti considerare Protium come un'eccezione. Alcune persone considerano anche elettroni e neutroni come forme di materia. Altrimenti, qualsiasi sostanza costruita con atomi è costituita dalla materia. Esempi inclusi:
- Atomi (idrogeno, elio, californium, uranio)
- Molecole (acqua, ozono, azoto, saccarosio)
- Ioni (Ca2+, COSÌ42-)
- Polimeri e macromolecole (cellulosa, chitina, proteine, DNA)
- Miscele (olio e acqua, sale e sabbia, aria)
- Forme complesse (una sedia, un pianeta, una palla)
Mentre protoni, neutroni ed elettroni sono i mattoni degli atomi, queste particelle sono esse stesse basate su fermioni. Quark e leptoni in genere non sono considerati forme di materia, sebbene corrispondano a determinate definizioni del termine. Alla maggior parte dei livelli, è più semplice affermare semplicemente che la materia è costituita da atomi.
L'antimateria è ancora materia, anche se le particelle annichiliscono la materia ordinaria quando si toccano. L'antimateria esiste naturalmente sulla Terra, sebbene in quantità estremamente ridotte.
Quindi, ci sono cose che o non hanno massa o almeno non hanno massa a riposo. Le cose che non contano includono:
- Leggero
- Suono
- Calore
- Pensieri
- Sogni
- emozioni
fotoni non hanno massa, quindi sono un esempio di qualcosa in fisica che è non composto di materia. Inoltre, non sono considerati "oggetti" nel senso tradizionale, poiché non possono esistere in uno stato stazionario.
Fasi della materia
La materia può esistere in varie fasi: solido, liquido, gas o plasma. La maggior parte delle sostanze può passare da una fase all'altra in base alla quantità di calore che il materiale assorbe (o perde). Ci sono stati o fasi aggiuntivi della materia, inclusi condensati di Bose-Einstein, condensati fermionici e plasma di quark-gluone.
Materia contro massa
Si noti che mentre importa ha massa e oggetti voluminosi contengono materia, i due termini non sono esattamente sinonimi, almeno in fisica. La materia non è conservata, mentre la massa è conservata in sistemi chiusi. Secondo la teoria della relatività speciale, la materia in un sistema chiuso potrebbe scomparire. La massa, d'altra parte, potrebbe non essere mai stata creata o distrutta, sebbene possa essere convertita in energia. La somma di massa ed energia rimane costante in un sistema chiuso.
In fisica, un modo per distinguere tra massa e materia è definire la materia come una sostanza costituita da particelle che presentano massa a riposo. Anche così, in fisica e chimica, la materia mostra dualità onda-particella, quindi ha proprietà sia delle onde che delle particelle.