Materie

Bijna alle materie die in het dagelijks leven kan worden ervaren is baryonische materie. Dit omvat atomen van alle soorten, en geeft deze de eigenschap van massa. Niet-baryonische materie, zoals de naam impliceert, is elke soort materie die niet hoofdzakelijk uit baryonen bestaat. Hieronder vallen neutrino's en vrije elektronen, donkere materie, zoals supersymmetrische deeltjes, axionen, en zwarte gaten.

Het bestaan zelf van baryonen is een belangrijke kwestie in de kosmologie. Aangenomen wordt dat de oerknal een toestand heeft voortgebracht met gelijke hoeveelheden baryonen en antaryonen. Het proces waarbij het aantal baryonen groter werd dan het aantal antipartikels wordt baryogenese genoemd.

Eigenschappen van materie

Materie kan rechtstreeks worden ervaren via de zintuigen. Zij heeft eigenschappen die gemeten kunnen worden, zoals massa, volume, dichtheid, en kwalitatieve eigenschappen zoals smaak, reuk en kleur.

Voorbeelden van materie

Alle fysieke lichamen in het heelal zijn gemaakt van materie: sterrenstelsels, sterren en planeten, rotsen, water en lucht. Levende organismen zoals planten, dieren en mensen zijn ook samengesteld uit materie.

In de natuurkunde bevat het heelal ook dingen die geen materie zijn, waaronder sommige elementaire deeltjes die geen rustmassa hebben. Fotonen (elektromagnetische straling zoals licht) zijn een bekend voorbeeld.

Naast haar rustmassa kan materie andere vormen van energie bevatten, die geen materie zijn, maar waardoor zij met elkaar kunnen interageren door kinetische energie, warmte, licht, geluidsgolven, enz. uit te wisselen.

Buiten de natuurwetenschappen kunnen er nog vele andere dingen zijn die geen materie of energie zijn. Zo kunnen bijvoorbeeld emoties worden ervaren of ideeën worden gehad.

De structuur en samenstelling van materie wordt onderzocht door materie in steeds kleinere stukjes te breken. Zo zijn levende organismen opgebouwd uit cellen. Cellen zijn opgebouwd uit moleculen, die een geheel zijn van atomen die aan elkaar zijn gebonden. Elk atoom is op zijn beurt een assemblage van elementaire deeltjes.

Natuurkundigen delen materie ook in een paar brede categorieën in, toestanden genoemd, met heel verschillende eigenschappen:

• Vaste stoffen zijn materiële voorwerpen die bestaan uit moleculen en atomen die zo sterk met elkaar verbonden zijn dat zij hun vorm behouden, zelfs wanneer zij worden verplaatst, hoewel zij onder spanning kunnen vervormen. Voorbeelden: een steen, een tafel, een mes, een blok ijs.
• Vloeistoffen zijn hoeveelheden materie die bestaan uit moleculen en atomen die zwak met elkaar verbonden zijn. Zij hebben geen eigen vorm. Er zijn twee soorten vloeistoffen:
• Vloeistoffen omvatten gecondenseerde vormen van materie, zoals vaste stoffen, maar waar de bindingen tussen de samenstellende elementen (moleculen, atomen) hen in staat stellen ten opzichte van elkaar te bewegen terwijl zij in bulk aan elkaar blijven kleven: zij behouden een bepaald oppervlak. Vloeistoffen nemen de vorm aan van de recipiënten waarin zij zich bevinden. Voorbeelden: water, olie, bloed, lava, frisdranken.
• Gassen zijn hoeveelheden materie waarbij de bindingen tussen de samenstellende elementen (moleculen, atomen) zo los of zwak zijn dat zij onafhankelijk van elkaar kunnen bewegen. Gassen vertonen geen eigen oppervlak, zij hebben de neiging uit te zetten om het gehele beschikbare volume in te nemen. Voorbeelden: lucht, waterdamp, helium.
• Plasma's bestaan uit geïoniseerde materie en zijn meestal van belang voor wetenschappers. Voorbeelden: de ionosfeer van de aarde, de corona van de zon. De deeltjes in een plasma zijn een mengsel tussen een vloeistof en een gas. De deeltjes zijn vrij om te bewegen, zoals een vloeistof, en de aantrekkingskracht is zwak, zoals een gas. Deze toestand van de materie wordt niet volledig begrepen. Een voorbeeld van plasma is te vinden in bliksem.
• Een Bose-Einsteincondensaat (BEC) is een materietoestand van een verdund gas van bosonen, afgekoeld tot temperaturen zeer dicht bij het absolute nulpunt (0 K of -273,15 °C)

Een bepaalde hoeveelheid materie kan van de ene toestand naar de andere overgaan, afhankelijk van de temperatuur en de druk. Op aarde kan water gelijktijdig in drie toestanden bestaan: vast (ijs), vloeibaar water (meren, oceanen) en gas (damp of stoom).

• Antimaterie
• Atoomtheorie
• Atomen