Qual è la definizione di materia in fisica?

La materia ha molte definizioni, ma la più comune è che è una sostanza che ha massa e occupa spazio. Tutti gli oggetti fisici sono composti di materia, sotto forma di atomi, che a loro volta sono 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⁺, COSÌ₄^2-)
• 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

I 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, in quanto 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

Nota che mentre la materia ha massa e gli 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.