Materia (Italiano)

Al livello più fondamentale, la materia è composta da particelle elementari, note come quark e leptoni (la classe di particelle elementari che include gli elettroni). I quark si combinano in protoni e neutroni e, insieme agli elettroni, formano atomi degli elementi della tavola periodica, come idrogeno, ossigeno e ferro. Gli atomi possono combinarsi ulteriormente in molecole come la molecola d’acqua, H2O. Grandi gruppi di atomi o molecole a loro volta formano la massa della vita quotidiana.,

A seconda della temperatura e di altre condizioni, la materia può apparire in uno qualsiasi dei diversi stati. A temperature ordinarie, ad esempio, l’oro è un solido, l’acqua è un liquido e l’azoto è un gas, come definito da alcune caratteristiche: i solidi mantengono la loro forma, i liquidi assumono la forma del contenitore che li contiene e i gas riempiono un intero contenitore. Questi stati possono essere ulteriormente classificati in sottogruppi., I solidi, ad esempio, possono essere suddivisi in quelli con strutture cristalline o amorfe o in solidi metallici, ionici, covalenti o molecolari, sulla base dei tipi di legami che tengono insieme gli atomi costituenti. Stati meno chiaramente definiti della materia includono plasmi, che sono gas ionizzati a temperature molto elevate; schiume, che combinano aspetti di liquidi e solidi; e cluster, che sono assemblee di piccoli numeri di atomi o molecole che mostrano sia a livello atomico e proprietà bulklike.,

Tuttavia, tutta la materia di qualsiasi tipo condivide la proprietà fondamentale dell’inerzia, che—come formulata all’interno delle tre leggi del moto di Isaac Newton—impedisce a un corpo materiale di rispondere istantaneamente ai tentativi di cambiare il suo stato di riposo o movimento. La massa di un corpo è una misura di questa resistenza al cambiamento; è enormemente più difficile mettere in moto un enorme transatlantico che spingere una bicicletta., Un’altra proprietà universale è la massa gravitazionale, per cui ogni entità fisica nell’universo agisce in modo da attrarre ogni altra, come affermato per la prima volta da Newton e successivamente perfezionato in una nuova forma concettuale da Albert Einstein.

Sebbene le idee di base sulla materia risalgano a Newton e ancor prima alla filosofia naturale di Aristotele, un’ulteriore comprensione della materia, insieme a nuovi enigmi, iniziò ad emergere all’inizio del 20 ° secolo., La teoria della relatività speciale di Einstein (1905) mostra che la materia (come massa) e l’energia possono essere convertite l’una nell’altra secondo la famosa equazione E = mc2, dove E è energia, m è massa e c è la velocità della luce. Questa trasformazione si verifica, ad esempio, durante la fissione nucleare, in cui il nucleo di un elemento pesante come l’uranio si divide in due frammenti di massa totale più piccola, con la differenza di massa rilasciata come energia., La teoria della gravitazione di Einstein, nota anche come teoria della relatività generale (1916), prende come postulato centrale l’equivalenza sperimentalmente osservata tra massa inerziale e massa gravitazionale e mostra come la gravità derivi dalle distorsioni che la materia introduce nel continuum spazio-temporale circostante.

Il concetto di materia è ulteriormente complicato dalla meccanica quantistica, le cui radici risalgono alla spiegazione di Max Planck nel 1900 delle proprietà della radiazione elettromagnetica emessa da un corpo caldo., Nella visione quantistica, le particelle elementari si comportano sia come piccole sfere che come onde che si diffondono nello spazio – un paradosso apparente che deve ancora essere completamente risolto. Ulteriore complessità nel significato della materia deriva da osservazioni astronomiche che hanno avuto inizio nel 1930 e che mostrano che una grande frazione dell’universo è costituito da “materia oscura.”Questo materiale invisibile non influisce sulla luce e può essere rilevato solo attraverso i suoi effetti gravitazionali. La sua natura dettagliata deve ancora essere determinata.,

d’altra parte, attraverso la contemporanea ricerca di una teoria del campo unificato, che avrebbe posto tre dei quattro tipi di interazioni tra particelle elementari (la forza forte, la forza debole e la forza elettromagnetica, escluso solo la gravità) all’interno di un unico quadro concettuale, i fisici possono essere sul punto di spiegare l’origine della massa., Sebbene una teoria grand unified (GUT) pienamente soddisfacente debba ancora essere derivata, una componente, la teoria elettrodebole di Sheldon Glashow, Abdus Salam e Steven Weinberg (che ha condiviso il premio Nobel per la fisica 1979 per questo lavoro) ha predetto che una particella subatomica elementare nota come bosone di Higgs conferisce massa a tutte le particelle elementari conosciute. Dopo anni di esperimenti utilizzando i più potenti acceleratori di particelle disponibili, gli scienziati hanno finalmente annunciato nel 2012 la probabile scoperta del bosone di Higgs.,

Per trattamenti dettagliati delle proprietà, degli stati e del comportamento della materia sfusa, vedere solido, liquido e gas, nonché forme e tipi specifici come il cristallo e il metallo.