Materia

En la ciencia física y en la ciencia general de estilo antiguo, la materia es cualquier sustancia que tiene masa y ocupa espacio al tener volumen.

Todos los objetos regulares con los que se puede entrar en contacto están hechos eventualmente de moléculas, que se componen de partículas subatómicas conectadas, y en el uso regular y lógico, "materia" incorpora en general las iotas y cualquier cosa compuesta por ellas, y cualquier partícula (o mezcla de partículas) que vaya como si tuviera tanto masa en reposo como volumen. De todos modos, excluye las partículas sin masa, como los fotones, u otras peculiaridades energéticas u ondas como la luz o el calor. La materia existe en diferentes estados (también llamados estadios). Éstos incorporan los estados ordinarios de estilo antiguo, como el fuerte, el fluido y el gas -por ejemplo, el agua existe como hielo, agua fluida y vapor-, sin embargo, son concebibles diferentes estados, incluyendo el plasma, los condensados de Bose-Einstein, los condensados fermiónicos y el plasma de quark-gluón.

Fig Plasma de quark-gluón

Normalmente, las iotas se pueden concebir como un núcleo de protones y neutrones, y una "nube" circundante de electrones que "ocupan espacio". En cualquier caso, esto es hasta cierto punto correcto, ya que las partículas subatómicas y sus propiedades están representadas por su naturaleza cuántica, y eso implica que no actúan como los elementos regulares: pueden comportarse como ondas además de como partículas y no tienen tamaños o posiciones obvias. En el Modelo Estándar de la ciencia física molecular, la materia definitivamente no es una idea importante a la luz del hecho de que los constituyentes rudimentarios de las iotas son elementos cuánticos que no tienen un "tamaño" o "volumen" intrínseco en ningún sentido regular de la palabra. Debido a la norma de rechazo y a otras cooperaciones clave, algunas "partículas puntuales" conocidas como fermiones (quarks, leptones), y numerosos compuestos y moléculas, se ven obligados con éxito a mantenerse alejados de las diferentes partículas en circunstancias regulares; esto hace que la propiedad de la cuestión que nos aparece como cuestión ocupe espacio.

Durante una gran parte del trasfondo histórico de las ciencias inherentes los individuos han reflexionado sobre la idea específica de la cuestión. La posibilidad de que la materia fuera trabajada de impedimentos de estructura discreta, la supuesta hipótesis particulada de la cuestión, apareció tanto en la antigua Grecia como en la antigua India[6] Los primeros estudiosos que propusieron la hipótesis particulada de la cuestión incorporan a Kanada (c. siglo VI a.C. o después), Leucipo (~490 a.C.) y Demócrito (~470-380 a.C.).

Fig. Leucipo

La definición de masa depende de en que nos basemos

A la luz de las moléculas

Un significado de "materia" a la luz de su estructura física y de sustancia es: la materia está compuesta por átomos. Dicha materia nuclear también se denomina de vez en cuando materia convencional. Por ejemplo, las partículas corrosivas desoxirribonucleicas (ADN) son materia según esta definición, ya que están formadas por moléculas. Esta definición puede ampliarse para incorporar iotas y partículas cargadas, con el fin de incorporar plasmas (gases de partículas) y electrolitos (arreglos iónicos), que no se recuerdan claramente para la definición de moléculas. Por otro lado, se puede adoptar la definición de protones, neutrones y electrones.

A la luz de los protones, neutrones y electrones

Una acepción de "materia" más fina que la definición de partículas y átomos es: la materia está compuesta por lo que hay debajo de la superficie para las iotas y las partículas, lo que equivale a algo hecho de protones decididamente cargados, neutrones imparciales y electrones cargados negativamente. Esta definición va más allá de las partículas y las partículas, en todo caso, para incorporar sustancias producidas usando estos impedimentos de estructura que no son sólo partículas o átomos, por ejemplo los electrones radiados en un viejo televisor de tubo catódico, o la materia blanca bantam - regularmente, núcleos de carbono y oxígeno en un océano de electrones rufianes. A un nivel minúsculo, las "partículas" constituyentes de la materia, como los protones, los neutrones y los electrones, cumplen las leyes de la mecánica cuántica y muestran la dualidad onda-molécula. A un nivel mucho más profundo, los protones y los neutrones se componen de quarks y de los campos de energía (gluones) que los mantienen unidos, lo que da lugar a la siguiente definición.

A la luz de los quarks y los leptones

Como se ha visto en la conversación anterior, numerosas acepciones tempranas de lo que se puede clasificar como "materia habitual" dependían de su diseño o de sus "bloques de construcción". Sobre el tamaño de las partículas rudimentarias, una definición que sigue esta costumbre puede expresarse como "la materia estándar es todo lo que está hecho de quarks y leptones", o "la materia convencional es todo lo que está hecho de cualquier fermión rudimentario con la excepción de los antiquarks y antileptones". La asociación entre estos planos es la siguiente.

Los leptones (el más conocido es el electrón) y los quarks (de los que están hechos los bariones, como los protones y los neutrones) se unen para dar forma a las iotas, que estructuran así los átomos. Dado que se supone que las iotas y las partículas son materia, es normal plantear la definición como: "la materia común es todo aquello que está hecho exactamente de lo mismo que las partículas y los átomos". (No obstante, nótese que uno puede hacer adicionalmente a partir de estos bloques de estructura materia que no sean partículas o átomos). Entonces, en ese punto, ya que los electrones son leptones, y los protones y neutrones están hechos de quarks, esta definición hace que el significado de la cuestión sea "quarks y leptones", que son dos de los cuatro tipos de fermiones rudimentarios (los otros dos son los antiquarks y los antileptones, que pueden ser vistos como antimateria, como se describe más adelante). Carithers y Grannis afirman: "La materia normal está hecha en su totalidad de partículas originales, en particular los quarks [up] y [down], además del electrón y su neutrino" (las partículas de edades superiores se descomponen rápidamente en partículas originales, y posteriormente no se encuentran con regularidad).

Este significado de la materia estándar es más discreto de lo que inicialmente parece. Cada una de las partículas que componen la materia normal (leptones y quarks) son fermiones rudimentarios, mientras que todos los transportadores de energía son bosones rudimentarios. Los bosones W y Z que interceden en la frágil energía no están hechos de quarks o leptones, como no lo está la materia convencional, independientemente de que tengan masa en su conjunto, la masa no es algo selectivo a la materia común.

El significado quark-lepton de la materia normal, en cualquier caso, distingue los bloques de estructura rudimentaria de la cuestión, pero además incorpora compuestos producidos usando los constituyentes (partículas y átomos, por ejemplo). Dichos compuestos contienen una energía de colaboración que mantiene intactos los constituyentes, y pueden constituir la parte principal de la masa del compuesto. Por ejemplo, en general, la masa de una partícula es básicamente la cantidad de la mayoría de sus protones, neutrones y electrones constituyentes. En cualquier caso, profundizando un poco más, los protones y neutrones están formados por quarks unidos por campos de gluones (ver elementos de la cromodinámica cuántica) y estos campos de gluones contribuyen esencialmente a la masa de los hadrones al final, una gran parte de lo que crea la "masa" de la materia normal se debe a la energía límite de los quarks dentro de los protones y neutrones. Por ejemplo, la cantidad de la masa de los tres quarks en un nucleón es de aproximadamente 12,5 MeV/c2, lo cual es bajo en contraste con la masa de un nucleón (alrededor de 938 MeV/c2). básicamente, la mayor parte de la masa de los elementos normales proviene de la energía de colaboración de sus partes rudimentarias.

El Modelo Estándar reúne las partículas de materia en tres eras, donde cada era comprende dos quarks y dos leptones. La original es la de los quarks all over, el electrón y el neutrino del electrón; la segunda incorpora los quarks appeal e odd, el muón y el neutrino del muón; la tercera era comprende los quarks top y base y el tau y el neutrino tau. La aclaración más normal para esto sería que los quarks y leptones de las eras más altas son condiciones vigorosas de las eras principales. Suponiendo que esta acabe siendo la situación, sugeriría que los quarks y los leptones son partículas compuestas, en lugar de partículas rudimentarias.

Este sentido de la cuestión de los quarks y los leptones también sugiere lo que puede ser representado como regulaciones de la "preservación de la materia (neta)", de las que se hablará más adelante. Por otro lado, se podría volver a la idea de masa-volumen-espacio de la cuestión, lo que provocaría la siguiente definición, en la que la antimateria se incluye como una subclase de la cuestión.

En vista de los fermiones rudimentarios (masa, volumen y espacio)

Un significado típico o habitual de emisión es "cualquier cosa que tenga masa y volumen (implica espacio)". Por ejemplo, se supone que un vehículo está hecho de materia, ya que tiene masa y volumen (consume espacio).

La percepción de que la materia consume espacio vuelve a ser un artefacto. Sin embargo, la aclaración de por qué la materia consume espacio es posterior, y se sostiene que es una consecuencia de la peculiaridad retratada en el principio de rechazo de Pauli que se aplica a los fermiones. Dos modelos específicos en los que la regla de rechazo se relaciona claramente con el control del espacio son las pequeñas estrellas blancas y las estrellas de neutrones, que se examinan más adelante.

Posteriormente, la materia puede caracterizarse como todo lo que está hecho de fermiones rudimentarios. A pesar de que no los experimentamos en la existencia diaria, los antiquarks (como el antiprotón) y los antileptones (como el positrón) son las antipartículas del quark y del leptón, son fermiones rudimentarios también, y tienen básicamente propiedades similares a las de los quarks y los leptones, incluyendo la pertinencia de la regla de evitación de Pauli, que se puede decir que impide que dos partículas estén en un lugar similar simultáneamente (en un estado similar), por ejemplo hace que cada molécula "ocupe espacio". Esta definición específica hace que la materia se caracterice por incorporar cualquier cosa hecha de estas partículas de antimateria, así como el quark y el leptón estándar, y en consecuencia cualquier cosa hecha de mesones, que son partículas inestables compuestas por un quark y un antiquark.

En la relatividad y la cosmología cotidianas

Con respecto a la relatividad, la masa no es ciertamente una cantidad de sustancia añadida, ya que no se pueden sumar las masas en reposo de las partículas en un marco para obtener la masa en reposo total del sistema: De esta manera, en la relatividad típicamente una visión más amplia es que no es la cantidad de masas en reposo, sino el tensor de energía-fuerza que evalúa la cantidad de materia. Este tensor da la masa en reposo para todo el marco. La "materia", por lo tanto, se considera de vez en cuando como cualquier cosa que se añade a la energía-fuerza de un marco, o al menos, cualquier cosa que no sea simplemente la gravedad. Este punto de vista se mantiene regularmente en los campos que se arreglan con la relatividad general, como la cosmología. Según este punto de vista, la luz y otras partículas y campos sin masa son importantes para la "materia".