Materia, materia som utgör det observerbara universum och tillsammans med energi utgör grunden för alla objektiva fenomen.
på den mest grundläggande nivån består materia av elementära partiklar, kända som kvarkar och leptoner (klassen av elementära partiklar som innehåller elektroner). Kvarkar kombineras i protoner och neutroner och bildar tillsammans med elektroner atomer av elementen i det periodiska bordet, såsom väte, syre och järn. Atomer kan kombinera vidare till molekyler som vattenmolekylen, H2O. stora grupper av atomer eller molekyler bildar i sin tur huvuddelen av vardagen.,
beroende på temperatur och andra förhållanden kan Materia förekomma i något av flera tillstånd. Vid vanliga temperaturer är till exempel guld en fast, vatten är en vätska och kväve är en gas, som definieras av vissa egenskaper: fasta ämnen håller sin form, vätskor tar formen av behållaren som håller dem och gaser fyller en hel behållare. Dessa stater kan ytterligare kategoriseras i undergrupper., Fasta ämnen, till exempel, kan delas in i de med kristallina eller amorfa strukturer eller i metalliska, Joniska, kovalenta eller molekylära fasta ämnen, på grundval av de typer av bindningar som håller ihop de ingående atomerna. Mindre tydligt definierade tillstånd av materia inkluderar plasmor, som är joniserade gaser vid mycket höga temperaturer; skum, som kombinerar aspekter av vätskor och fasta ämnen; och kluster, som är sammansättningar av små antal atomer eller molekyler som visar både atomnivå och bulklika egenskaper.,
all materia av vilken typ som helst delar emellertid tröghetens grundläggande egenskap, vilket—som formulerats inom Isaac Newtons tre rörelselagar-förhindrar att en materiell kropp reagerar omedelbart på försök att ändra viloläge eller rörelse. Massan av en kropp är ett mått på detta motstånd mot förändring; det är oerhört svårare att sätta i rörelse en massiv ocean liner än det är att driva en cykel., En annan universell egenskap är gravitationsmassa, varigenom varje fysisk enhet i universum fungerar för att locka alla andra, som först anges av Newton och senare raffineras till en ny konceptuell form av Albert Einstein.
även om grundläggande idéer om materia spåra tillbaka till Newton och ännu tidigare till Aristoteles naturliga filosofi, ytterligare förståelse av materia, tillsammans med nya pussel, började dyka upp i början av 20-talet., Einsteins teori om speciell relativitet (1905) visar att materia (som massa) och energi kan omvandlas till varandra enligt den berömda ekvationen E = mc2, där E är energi, M är massa och C är ljusets hastighet. Denna omvandling sker till exempel under kärnklyvning, där kärnan i ett tungt element som uran delas upp i två fragment av mindre total massa, med massskillnaden frigörs som energi., Einsteins teori om gravitation, även känd som hans teori om allmän relativitet (1916), tar som ett centralt postulat den experimentellt observerade ekvivalensen av tröghetsmassa och gravitationsmassa och visar hur gravitationen uppstår från de snedvridningar som materien introducerar i det omgivande rymdtidskontinuumet.
begreppet materia kompliceras ytterligare av kvantmekanik, vars rötter går tillbaka till max Plancks förklaring 1900 av egenskaperna hos elektromagnetisk strålning som avges av en varm kropp., I kvantvyn uppträder elementära partiklar både som små bollar och som vågor som sprids ut i rymden—en skenbar paradox som ännu inte är helt löst. Ytterligare komplexitet i betydelsen av materia kommer från astronomiska observationer som började på 1930-talet och som visar att en stor del av universum består av ”mörk materia.”Detta osynliga material påverkar inte ljuset och kan detekteras endast genom dess gravitationseffekter. Dess detaljerade karaktär har ännu inte fastställts.,
å andra sidan, genom den samtida sökandet efter en enhetlig fältteori, som skulle placera tre av de fyra typerna av interaktioner mellan elementära partiklar (den starka kraften, den svaga kraften och den elektromagnetiska kraften, exklusive endast gravitation) inom en enda begreppsmässig ram, kan fysiker vara på väg att förklara massans ursprung., Även om en helt tillfredsställande grand unified theory (GUT) ännu inte har härletts, förutspådde en komponent, elektroweakteorin om Sheldon Glashow, Abdus Salam och Steven Weinberg (som delade 1979 års Nobelpris för fysik för detta arbete) att en elementär subatomisk partikel som kallas Higgs boson ger massa till alla kända elementära partiklar. Efter år av experiment med hjälp av de mest kraftfulla partikelacceleratorer som finns tillgängliga, meddelade forskarna slutligen 2012 den troliga upptäckten av Higgs boson.,
För detaljerad behandling av egenskaper, tillstånd och beteende hos bulkmaterial, se fast, flytande och gas samt specifika former och typer som kristall och metall.