Caracteristicas De Los Materiales

Caracteristicas De Los Materiales

La materia

La materia es un término general para la sustancia de la cual todos los objetos físicos consisten. [1] [2] Por lo general, la materia incluye los átomos y otras partículas que tienen masa . Una forma común de definir la materia es como todo lo que tiene masa y ocupa volumen . [3] En la práctica, sin embargo no hay un solo científico significado correcto de la “materia”, como campos diferentes utilizan el término y, a veces en formas incompatibles diferentes.

Durante gran parte de la historia de la ciencias naturales personas han contemplado la naturaleza exacta de la materia. La idea de que la materia estaba hecha de bloques de construcción discreta, la llamada teoría de las partículas de la materia, se puso por primera vez por los filósofos griegos Leucipo (~ 490 aC) y Demócrito (~ 470–380 a. C.). [4] Con el tiempo uno estructura cada vez más fina de la materia fue descubierto: los objetos están hechos de moléculas , las moléculas consisten en átomos, que a su vez compuesto por la interacción de partículas subatómicas como los protones y electrones . [5] [6]

La materia es común decir que existe en cuatro estados (o fases ): sólido , líquido , gas y plasma . Sin embargo, los avances en técnicas experimentales han dado cuenta de las otras fases, hasta ahora sólo teóricos, como condensado de Bose-Einstein y condensado fermiónico . La concentración en un punto de vista de partículas elementales de la materia también conduce a nuevas fases de la materia, tales como el plasma de quark-gluón . [7]

En la física y la química , exhibe la materia tanto de onda -como y de partículas -como las propiedades, la llamada dualidad onda-partícula . [8] [9] [10]

En el campo de la cosmología , las extensiones de la materia plazo se invocan para incluir la materia oscura y energía oscura , conceptos introducidos para explicar algunos fenómenos extraños del universo observable , como la curva de rotación galáctica . Estas formas exóticas de “materia” no se refieren a la materia como “bloques de construcción”, sino más bien poco conocidos en la actualidad formas de masa y energía .

Desarrollo histórico Orígenes

Los presocráticos fueron algunos de los grabados especuladores primero sobre la naturaleza subyacente del mundo visible. Thales (c. 624 aC-c. 546 aC), considerado el agua como la materia fundamental del mundo. Anaximandro (c. 610 aC-c. 546 aC) postuló que la materia prima era totalmente sin carácter o ilimitado: el infinito ( apeiron ). Anaxímenes floreció 585 a. C., d. 528 aC) postuló que el material de base se pneuma o aire. ( Heráclito (c. 535-c 475. a. de C.) parece decir el elemento básico es el fuego, aunque tal vez él quiere decir que todo es cambio. Empédocles (c. 490–430 aC) habló de los cuatro elementos de los que todo estaba hecho:, agua, aire y fuego. tierra [12 ] Mientras tanto, Parménides sostuvo que el cambio no existe, y Demócrito sostuvo que todo está compuesto de, inertes cuerpos minúsculos de todas las formas llamadas átomos, una filosofía llamada el atomismo . Todas estas nociones se profundos problemas filosóficos. [13]

Aristóteles (384 aC - 322 aC) fue el primero en poner la concepción filosófica en una base sólida, lo que hizo en su filosofía de la naturaleza, especialmente en Física libro I. [14] Se adoptó como suposiciones razonables los cuatro elementos de Empédocles , pero añadió quinto, el éter . Sin embargo estos elementos no son básicos en mente de Aristóteles. Más bien, como todo lo demás en el mundo visible, se compone de los principios básicos de la materia y la forma.

La palabra Aristóteles utiliza para la materia, ὑλη (hyle o hule) , puede traducirse literalmente como la madera o la madera, es decir, “materia prima” para la construcción. [15] En efecto, la concepción aristotélica de la materia es intrínsecamente ligado a algo que hizo o compuesto. En otras palabras, en contraste con la concepción moderna temprana de la materia como el espacio que ocupan simplemente, cuestión de Aristóteles es por definición vinculados a proceso o cambio: la materia es lo que subyace a un cambio de fondo.

Por ejemplo, un caballo come hierba: el caballo cambia la hierba en sí misma, la hierba, como tal, no persiste en el caballo, pero algunos de sus aspectos-la materia-lo hace. El asunto no esté específicamente descrito (por ejemplo, como los átomos ), sino que consiste en lo que persiste en el cambio de fondo de la hierba a caballo. La materia en este entendimiento no existe de forma independiente (es decir, como una sustancia ), sino que existe interdependiente (es decir, como un “principio”) con la forma y sólo en la medida en que la base de cambio. Puede ser útil concebir la relación de la materia y de forma muy similar a la existente entre las partes y el todo. Para Aristóteles, la materia como tal, sólo puede recibir la realidad de la forma, no tiene actividad o la realidad en sí misma, similar a la forma en que las partes, como tal, sólo existen en su conjunto (de lo contrario sería conjuntos independientes). Principios de la modernidad

René Descartes (1596–1650) fue el creador de la moderna concepción de la materia. Ser un geómetra, que redefinió la materia para ser conveniente para el tratamiento abstracto, matemático como el que ocupa el espacio:

Así, la extensión en longitud, anchura y profundidad, constituye la naturaleza de la sustancia corporal, y el pensamiento constituye la naturaleza de la sustancia pensante. Y todo lo que puede atribuirse al cuerpo de extensión presupone, y es sólo un modo de lo que se extiende

    - René Descartes, Principios de la filosofía [16] 

Para Descartes, la materia sólo tiene la propiedad de la extensión, por lo que su única actividad, aparte de la locomoción es excluir a otros organismos: ésta es la filosofía mecánica . Descartes hace una distinción absoluta entre la mente, que él define como no prorrogado, la sustancia pensante, y la materia, que define como irracional, la sustancia extensa. [17] Son cosas independientes. Por el contrario, Aristóteles define la materia y el formal / principio de la formación como principios complementarios que en conjunto componen una cosa independiente ( la sustancia ). En definitiva, Aristóteles define la materia (en líneas generales) como lo que están hechas las cosas, pero Descartes eleva la materia a ser algo en sí mismo.

La continuidad y la diferencia entre Descartes y las concepciones de Aristóteles es digno de mención. En ambas concepciones, la materia es pasiva o inerte. En las concepciones respectivas cuestión tiene una relación diferente a la inteligencia. Para Aristóteles, la materia y la inteligencia (forma) conviven en una relación de interdependencia, mientras que para Descartes, la materia y la inteligencia (mente) se opone por definición, independientes de las sustancias . [18]

“Justificación Descartes para restringir las cualidades inherentes de la materia a la extensión es su permanencia, pero su criterio real no es la permanencia (que se aplican por igual a color y resistencia), pero su deseo de utilizar la geometría para explicar todas las propiedades del material. [19] Al igual que Descartes , Hobbes, Boyle y Locke argumentaba que el propeties inherente de los órganos se limitan a la extensión, y que llama cualidades secundarias-así, como el color, fueron sólo los productos de la percepción humana. [20]

Isaac Newton (1643–1727) heredó la concepción mecánica de Descartes de la materia. En la tercera parte de sus “reglas del razonamiento en filosofía”, Newton se enumeran las cualidades universales de la materia como “extensión, dureza, impenetrabilidad, la movilidad, y la inercia.” [21] Del mismo modo que en Óptica conjeturas de que Dios creó la materia como “sólida, macizo, duro, muebles partículas impenetrable “, que” incluso tan duro como nunca usar o romper en pedazos. “ [22] El “principal” propiedades de la materia son susceptibles de descripción matemática, a diferencia de “secundaria” cualidades tales como color o sabor. Al igual que Descartes, Newton rechazó la naturaleza esencial de las cualidades secundarias. [23]

Newton desarrolló la noción de Descartes de la materia mediante la restauración de las propiedades intrínsecas a la materia, además de la extensión (por lo menos en forma limitada), como la masa. el uso de la fuerza gravitacional de Newton, que trabajó “a distancia”, efectivamente repudió “la mecánica de Descartes, en el que las interacciones sucedido exclusivamente por contacto. [24]

A pesar de la gravedad de Newton parece ser un poder de los cuerpos, el propio Newton no admitir que es una propiedad esencial de la materia. Llevar adelante la lógica más coherente, Joseph Priestly argumentó que las propiedades de la mecánica corporal trascender en contacto con: propiedades químicas requieren la capacidad de atracción. [24] . Sostuvo cuestión tiene otros poderes inherentes, además de la llamada primaria cualidades tan de Descartes, et al. [25]

Desde el momento sacerdotal, ha habido una gran expansión en el conocimiento de los componentes del mundo material (es decir, moléculas, átomos, partículas subatómicas), pero no ha habido ninguna novedad en la definición de la materia. Más bien la cuestión ha dejado de lado. Noam Chomsky resume la situación que ha prevalecido desde entonces:

    ¿Cuál es el concepto de cuerpo que finalmente surgió ?[…] La respuesta es que no hay una concepción clara y definida del cuerpo .[…] Más bien, el mundo material es lo que descubrimos que sea, con lo que las propiedades hay que suponer que a los efectos de la teoría explicativa. Cualquier teoría inteligible que ofrece explicaciones genuinas y que pueden asimilarse a las nociones fundamentales de la física se convierte en parte de la teoría del mundo material, que forma parte de nuestra cuenta de cuerpo. Si tenemos una teoría en un dominio, que tratan de asimilar las nociones básicas de la física, tal vez modificar estas nociones como llevar a cabo esta empresa.

    - Noam Chomsky, “los problemas del lenguaje y del conocimiento: conferencias de Managua, p. 144 [24] 

Así que importa es lo que los estudios de física y el objeto de estudio de la física es la materia: no existe una definición general independiente de la materia. En suma, los límites entre lo que constituye la materia y todo lo demás sigue siendo tan vaga como el problema de la demarcación de delimitar la ciencia de todo lo demás. [26] Finales del siglo XIX y principios del siglo XX

En el siglo 19, tras el desarrollo de la tabla periódica , y de la teoría atómica , los átomos fueron vistos como los componentes fundamentales de la materia, los átomos forman moléculas y compuestos . [27]

La definición común en términos de espacio que ocupan y que la masa está en contraste con la mayoría de las definiciones físicas y químicas de la materia, que se basan en cambio en su estructura y los atributos no necesariamente relacionado con el volumen y la masa. A comienzos del siglo XIX, el conocimiento de la materia comenzó una rápida evolución.

Aspectos de la visión newtoniana todavía gobernaba. James Clerk Maxwell discutió la materia en su obra La materia y movimiento. [28] Se separa cuidadosamente “materia” de espacio y tiempo , y lo define en términos del objeto contemplado en la primera ley de Newton de movimiento .

Sin embargo, la imagen newtoniana no era toda la historia. En el siglo 19, el término “materia” se discutió activamente por un grupo de científicos y filósofos, y una breve reseña se puede encontrar en Levere. [29] Una discusión de libros de texto a partir de 1870 sugiere que la materia es lo que se hace de átomos: [30]

    Tres divisiones de la materia son reconocidos en la ciencia: las masas, las moléculas y átomos.
    Una masa de la materia es cualquier parte de la materia sensible por los sentidos.
    Una molécula es la partícula más pequeña de la materia en la que puede ser un cuerpo dividido sin perder su identidad.
    Un átomo es una partícula aún más pequeñas producidas por la división de una molécula. 

En lugar de simplemente tener los atributos de espacio de comunicación y de ocupación, la materia se llevó a cabo para que las propiedades químicas y eléctricas. El famoso físico JJ Thomson escribió sobre la “constitución de la materia” y se refería a la posible conexión entre la materia y la carga eléctrica. [31] Más tarde la evolución

Hay toda una literatura sobre la “estructura de la materia”, que van desde la “estructura eléctrica” ​​en el siglo 20, [32] con el asunto “más” reciente estructura de quarks, presentó hoy en día con el comentario: Comprender la estructura de quarks de la materia ha sido uno de los avances más importantes en la física contemporánea. [33] En este sentido, los físicos hablan de campos de materia, y hablar de partículas como “excitaciones cuánticas de un modo del campo de asunto”. [ 8] [9] Y aquí es una cita a partir de Sabbata y Gasperini: “Con la palabra” materia “que denotan, en este contexto, las fuentes de las interacciones, es decir campos espinor (como los quarks y leptones ), que se cree a ser los componentes fundamentales de la materia, o campos escalares , como la partículas de Higgs , que se utilizan a la masa introducida en una teoría de gauge (y que, sin embargo, podría estar compuesto por más campos de fermiones fundamentales). “ [34]

La concepción moderna de la materia se ha perfeccionado muchas veces en la historia, a la luz de la mejora en el conocimiento de cuáles son los componentes básicos son, y en cómo interactúan.

En el 19 º de finales del siglo con el descubrimiento del electrón , y en el siglo 20, con el descubrimiento del núcleo atómico , y el nacimiento de la física de partículas , la materia fue considerada como compuesta por electrones, protones y neutrones que interactúan para formar átomos . Hoy en día, sabemos que incluso los protones y los neutrones no son indivisibles, que se pueden dividir en los quarks , mientras que los electrones forman parte de una familia de partículas llamadas leptones . Tanto los quarks y los leptones son partículas elementales , y se considera actualmente como los componentes fundamentales de la materia. [35]

Estos quarks y leptones interactuar a través de cuatro fuerzas fundamentales : gravedad , electromagnetismo , las interacciones débiles , y las interacciones fuertes . El Modelo Estándar de física de partículas es actualmente la mejor explicación para toda la física, pero a pesar de décadas de esfuerzos, la gravedad pero no puede tenerse en cuenta en el nivel cuántico, sino que sólo es descrito por la física clásica (ver la gravedad cuántica y el gravitón ). [ 36] Las interacciones entre los quarks y los leptones son el resultado de un intercambio de partículas portadoras de fuerza (como los fotones ) entre los quarks y los leptones. [37] Las partículas portadoras de fuerza no son ellos mismos bloques de construcción. Como una consecuencia, la masa y la energía (que no se crea ni se destruye) no siempre puede estar relacionado a la materia (que puede ser creado a partir de partículas no-materia, tales como los fotones, o incluso fuera de pura energía, como la energía cinética). las compañías de la Fuerza generalmente no se consideran materia: los portadores de la fuerza eléctrica (fotones) poseen la energía (ver relación de Planck ) y los portadores de la fuerza nuclear débil ( los bosones W y Z son enormes, pero no se consideran materia tampoco.) [38] Sin embargo, aunque estas partículas no se considera la materia, que contribuyen a la masa total de los átomos, las partículas subatómicas , y todos los sistemas que los contienen. [39] [40] Resumen

El término “materia” se utiliza en la física en una desconcertante variedad de contextos: por ejemplo, uno se refiere a “ la física de materia condensada “, [41] “materia elemental”, [42] “ partónica “asunto” oscuro “asunto” lucha contra la “materia” extraña “la materia, y” nucleares materia “. En las discusiones de la materia y la antimateria , la materia normal ha sido mencionado por Alfvén como koinomatter. [43] Es justo decir que en la física , no existe un consenso amplio en cuanto a una definición general de la materia, y el término “cuestión” por lo general se utiliza junto con un modificador que especifica. Definiciones Definición común La molécula de ADN es un ejemplo de la materia en virtud de los “átomos y las moléculas de definición”.

La definición común de la materia es todo aquello que tiene tanto de masa y volumen (ocupa espacio ). [44] [45] Por ejemplo, un coche se dice que es hecho de materia, ya que ocupa espacio y tiene masa.

La observación de que la materia ocupa espacio se remonta a la antigüedad. Sin embargo, una explicación de por qué la materia ocupa espacio es reciente, y se argumenta que es el resultado del principio de exclusión de Pauli . [46] [47] Dos ejemplos concretos en que el principio de exclusión de la materia se refiere claramente a la ocupación del espacio son estrellas enanas blancas y estrellas de neutrones, se analiza más adelante. Relatividad

En el contexto de la relatividad , la masa no es una cantidad de aditivos. [1] Así, en la relatividad general, una visión más general, se considere que no es la masa, pero el tensor de energía-momento que cuantifica la cantidad de materia. Cuestión por lo tanto es algo que contribuye a la energía-impulso de un sistema, es decir, todo lo que no es puramente la gravedad. [48] [49] Este punto de vista es comúnmente llevada a cabo en los campos que tienen que ver con la relatividad general , tales como la cosmología . Los átomos y las moléculas de definición

Una definición de la “materia” que se basa en su estructura física y química es: la materia está compuesta de átomos y moléculas . [50] Como ejemplo, el ácido desoxirribonucleico moléculas (ADN) se importa en esta definición, ya que están hechas de átomos . Esta definición se puede ampliar para incluir a los átomos y las moléculas cargadas, a fin de incluir los plasmas (gases de efecto de los iones) y electrolitos (soluciones iónicas), que no se está incluido en los átomos y las moléculas de definición. Alternativamente, se puede adoptar el protones, neutrones y electrones definición . Los protones, neutrones y electrones definición

Una definición de la “materia” más fina escala de los átomos y las moléculas de definición es: la materia se compone de lo átomos y moléculas están hechas de, es decir, cualquier cosa hecha de protones , neutrones y electrones . [51] Esta definición va más allá de los átomos y las moléculas, sin embargo, para incluir las sustancias a partir de estos bloques de construcción que no son simplemente los átomos o moléculas, por ejemplo enana blanca cuestión -, el carbono y el oxígeno núcleos típicamente en un mar de electrones degenerados. A nivel microscópico, el componente de “partículas” de la materia, como protones, neutrones y electrones obedecer las leyes de la mecánica cuántica y la dualidad onda-partícula exhibición. En un nivel más profundo, incluso, los protones y los neutrones están compuestos de quarks y los campos de fuerza ( los gluones ) que los unen (ver definición de quarks y leptones más abajo). Los quarks y los leptones definición En el marco del “quarks y leptones” definición, y compuesto de partículas elementales hechas de quarks (en púrpura) y leptones (en verde) sería la “materia”, mientras que los bosones de norma (en rojo) no se “importa”. Sin embargo, la energía de interacción inherente a las partículas compuestas (por ejemplo, los gluones que participan en los neutrones y protones) contribuir a la masa de la materia ordinaria.

Como puede verse en la discusión anterior, muchas primeras definiciones de lo que puede llamarse la materia ordinaria se basa en su estructura o “bloques de construcción”. En la escala de las partículas elementales, una definición que sigue esta tradición se puede plantear como: la materia ordinaria es todo lo que se compone de primaria fermiones , es decir, los quarks y leptones . [52] [53] La conexión entre estas formulaciones siguiente.

Leptones (el más famoso es el de electrones ), y los quarks (de los cuales bariones , tales como protones y neutrones , se hacen) se combinan para formar átomos , que a su vez forman moléculas . Debido a que los átomos y las moléculas se dice que son la materia, es natural a la frase de la definición como: la materia ordinaria es algo que se hace de las mismas cosas que los átomos y las moléculas están hechas de. (Sin embargo, observe que también se puede hacer de estos bloques de construcción que importa no es los átomos o moléculas.) Entonces, porque los electrones son leptones, y los protones y los neutrones están hechos de quarks, esta definición a su vez conduce a la definición de la materia como “quarks y leptones”, que son los dos tipos de fermiones elementales. Carithers y estatales Grannis: La materia ordinaria está compuesta enteramente de la primera generación de partículas, es decir, el [arriba] y [por] los quarks, más el electrón y su neutrino. [54] (generaciones Superior partículas se desintegran rápidamente en la generación de partículas en primer lugar, y por lo tanto no son frecuentes. [55] )

Esta definición de la materia ordinaria es más sutil de lo que parece. Todas las partículas que constituyen la materia ordinaria (leptones y quarks) son fermiones elementales, mientras que todos los portadores de fuerza son bosones elementales. [56] Los bosones W y Z que median la fuerza débil no se hacen de los quarks o leptones, y son tan no la materia ordinaria, aunque tengan masa. [57] En otras palabras, la masa no es algo que es exclusivo de la materia ordinaria.

La definición de quarks y leptones de la materia ordinaria, sin embargo, no sólo identifica los componentes básicos elementales de la materia, sino que también incluye compuestos a partir de los constituyentes (átomos y moléculas, por ejemplo). Tales compuestos contienen una energía de interacción que mantiene los componentes juntos, y puede constituir el grueso de la masa del compuesto. A modo de ejemplo, en gran medida, la masa de un átomo es simplemente la suma de las masas de sus protones constituyentes neutrones y electrones. Sin embargo, cavando más profundo, los protones y los neutrones están compuestos de quarks unidos por gluones campos (véase la dinámica de la cromodinámica cuántica ) y los campos de gluones contribuir de manera significativa a la masa de los hadrones. [58] En otras palabras, la mayor parte de lo que compone la “masa” de la materia ordinaria se debe a la energía de enlace de los quarks en protones y neutrones. [59] Por ejemplo, la suma de la masa de los tres quarks en un nucleón es de aproximadamente 12,5 MeV / c 2 , que es bajo en comparación con la masa de un nucleón (aproximadamente 938 MeV / c 2 ). [55] [60] La conclusión es que la mayoría de la masa de los objetos cotidianos proviene de la energía de interacción de sus componentes elementales. Pequeños bloques de construcción?

Los grupos Modelo Estándar cuestión partículas en tres generaciones, donde cada generación consiste en dos quarks y leptones dos. La primera generación es la de hasta y por los quarks, los electrones y los neutrinos electrón , y el segundo incluye el encanto y extraña los quarks, los muones y los neutrinos muón , la tercera generación consiste en la parte superior y la inferior los quarks y la tau y neutrino tau . [61] La explicación más natural para esto sería que los quarks y los leptones son las generaciones de mayores estados excitados de las primeras generaciones. Si esto resulta ser el caso, ello implicaría que los quarks y los leptones son partículas compuestas , en lugar de las partículas elementales . [62] Estructura

En la física de partículas, los fermiones son partículas que obedecen la estadística de Fermi-Dirac . Los fermiones pueden ser elementales, como el electrón, o compuestos, como el protón y el neutrón. En el modelo estándar existen dos tipos de fermiones elementales: los quarks y los leptones, que se discute a continuación. Los quarks Artículo principal: Quark

Los quarks son partículas de espín-1 / 2 , lo que implica que son fermiones . Ellos llevan una carga eléctrica de - 1 / 3 e (de tipo quarks abajo) o + 2 / 3 sexies (tipo quarks up). En comparación, un electrón tiene una carga de −1 e. También llevan carga de color , que es el equivalente de la carga eléctrica de la interacción fuerte . Los quarks también se someten a la desintegración radiactiva , lo que significa que están sujetos a la interacción débil . Los quarks son partículas masivas, y por lo tanto también están sujetos a la gravedad .

La materia bariónica Artículo principal: bariones

Los bariones son fermiones que interactúan fuertemente, por lo que están sujetos a las estadísticas de Fermi-Dirac. Entre los bariones son los protones y los neutrones, que se producen en el núcleo atómico, pero muchos bariones inestable, existen otros también. El término bariónico se utiliza generalmente para referirse a triquarks - partículas compuestas de tres quarks. “Exóticos” bariones compuesto por cuatro quarks y un antiquark son conocidos como los pentaquarks, pero su existencia no es aceptada en general.

La materia bariónica es la parte del universo que está hecha de bariones (incluyendo todos los átomos). Esta parte del universo no incluye la energía oscura , materia oscura , agujero negro o diversas formas de materia degenerada, como componer enanas blancas estrellas y estrellas de neutrones . Microondas visto la luz por Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP), sugiere que sólo alrededor del 4,6% de esa parte del universo al alcance de los mejores telescopios (es decir, la materia que puede ser visible porque la luz puede llegar desde ella), se hace de la materia baryionic. Alrededor del 23% es materia oscura, y un 72% es energía oscura. [64] Una comparación entre la enana blanca IK Pegasi B (centro), su compañero de clase A IK Pegasi A (izquierda) y el Sol (derecha). Esta enana blanca tiene una temperatura superficial de 35.500 K. materia degenerada Artículo principal: la materia degenerada

En la física, la materia degenerada se refiere al estado fundamental de un gas de fermiones a una temperatura cercana al cero absoluto. [65] El principio de exclusión de Pauli establece que dos fermiones pueden ocupar un estado cuántico, un spin-up y el otro giro hacia abajo . Por lo tanto, a temperatura cero, los fermiones se llenan los niveles suficientes para dar cabida a todos los fermiones disponibles, y para el caso de los fermiones muchos la energía cinética máxima de la llamada energía de Fermi y la presión del gas se hace muy grande y depende del número de fermiones en vez de la temperatura, a diferencia de los estados de la materia normal.

materia degenerada se cree que ocurre durante la evolución de estrellas masivas. [66] La manifestación de Subrahmanyan Chandrasekhar que estrellas enanas blancas tienen una masa máxima permitida por el principio de exclusión provocado una revolución en la teoría de la evolución estelar. [67]

materia degenerada incluye la parte del universo que está formado por estrellas de neutrones y las enanas blancas. materia extraña Artículo principal: materia extraña

materia extraña es una forma particular de materia de quarks , por lo general considerado como un “líquido” de arriba , abajo , y extraña los quarks . Debe ser contrastada con la materia nuclear , que es un líquido de neutrones y protones (que a su vez se construyen a partir de quarks arriba y abajo), y con la materia de quarks extraños-no, que es un líquido de quarks que contiene sólo los quarks arriba y abajo. En la densidad suficientemente alta, la materia extraña se espera que sea superconductor de color . materia extraña es la hipótesis de que se produzca en el núcleo de las estrellas de neutrones , o, más especulativamente, en forma de gotas aisladas que pueden variar en tamaño desde femtometers ( strangelets ) de kilómetros ( estrellas de quarks ). Dos significados del término “materia extraña”

En la física de partículas y la astrofísica , el término se utiliza de dos maneras, una más amplia y la otra más específica.

El significado más amplio es sólo materia de quarks que contiene tres sabores de quarks: arriba, abajo y extraño. En esta definición, hay una presión crítica y una densidad crítica asociadas, y cuando la materia nuclear (hecha de protones y neutrones ) se comprime más allá de esta densidad, los protones y los neutrones se disocian en los quarks, produciendo materia de quarks (probablemente materia extraña).

El significado más estrecho es la materia de quarks que es más estable que la materia nuclear. La idea de que esto podría pasar es la “hipótesis de la materia extraña” de Bodmer [68] y Witten. [69] En esta definición, la presión crítica es cero: el verdadero estado fundamental de la materia es siempre materia de quarks. Los núcleos que vemos en la materia que nos rodea, que son las gotas de la materia nuclear, son en realidad metaestable , y dado el tiempo suficiente (o el estímulo externo a la derecha) decaería en gotas de materia extraña, es decir, strangelets .

Leptones Artículo principal: Lepton

Los leptones son partículas de espín-1 / 2 , lo que significa que son fermiones . Ellos llevan una carga eléctrica de −1 correo (con cargo leptones) o 0 e (los neutrinos). A diferencia de los quarks, leptones no llevan carga de color , lo que significa que no experimentan la interacción fuerte . Leptones también se someten a la desintegración radiactiva, lo que significa que están sujetos a la interacción débil . Los leptones son partículas masivas, por lo tanto están sujetos a la gravedad.

Fases Artículo principal: Fase (la materia) Ver también: diagrama de fase y Estado de la materia Diagrama de fase de una sustancia típica en un volumen fijo. El eje vertical es ressure P, eje horizontal es T emperatura. La línea verde marca el punto de congelación (por encima de la línea verde es sólido, por debajo de ella es líquido) y la línea azul del punto de ebullición (por encima de ella es líquida y debajo de él es el gas). Así, por ejemplo, a mayor T, mayor P es necesario para mantener la sustancia en fase líquida. En el punto triple las tres fases;, gas líquido y sólido, pueden coexistir. Por encima del punto crítico no hay diferencia perceptible entre las fases. La línea de puntos muestra el comportamiento anómalo del agua : se funde a constante al aumentar la temperatura. presión del hielo [72]

En mayor parte , la materia puede existir en varias formas diferentes, o estados de agregación, conocido como fases , [73] según el ambiente de presión , temperatura y volumen . [74] Una fase es una forma de materia que tiene una composición química relativamente uniforme y propiedades físicas (tales como densidad , calor específico , índice de refracción , y así sucesivamente). Estas fases incluyen los tres familiares ( sólidos , líquidos y gases ), así como los estados más exóticos de la materia (como los plasmas , los superfluidos , supersolids , condensados ​​Bose-Einstein , …). Un líquido puede ser una, gas líquido o plasma. También hay paramagnéticos y ferromagnéticos fases de los materiales magnéticos . A medida que cambian las condiciones, la materia puede cambiar de una fase a otra. Estos fenómenos se denominan transiciones de fase , y se estudian en el campo de la termodinámica . En los nanomateriales, el gran aumento de la proporción de superficie a los resultados de volumen en la materia que pueden exhibir propiedades totalmente diferentes de las de material a granel, y no está bien descrito por cualquiera de las fases a granel (ver nanomateriales para más detalles).

Fases a veces se llaman estados de la materia, pero este término puede llevar a confusión con los estados termodinámicos . Por ejemplo, dos gases mantienen a diferentes presiones se encuentran en diferentes estados termodinámicos (diferentes presiones), pero en la misma fase (ambos son gases). Antimateria Artículo principal: Antimateria Problemas no resueltos de la física asimetría bariónica . ¿Por qué hay más materia que antimateria lejos en el universo observable? Pregunta mark2.svg

En la física de partículas y la química cuántica , la antimateria es materia que está integrado por los antipartículas de las que constituyen la materia ordinaria. Si una partícula y su antipartícula entra en contacto entre sí, los dos aniquilar , es decir, ambos pueden ser convertidas en otras partículas con la misma energía de acuerdo con Einstein ‘s la ecuación E = mc 2 . Estas nuevas partículas pueden ser de alta energía de fotones ( rayos gamma ) o partícula antipartícula pares-otros. Las partículas resultantes son dotados de una cantidad de energía cinética igual a la diferencia entre la masa en reposo de los productos de la aniquilación y la masa en reposo de la partícula-antipartícula pareja original, que a menudo es bastante grande.

La antimateria no se encuentra naturalmente en la Tierra, excepto muy brevemente y en ridículamente pequeñas cantidades (como resultado de la desintegración radiactiva o los rayos cósmicos ). Esto se debe a la antimateria, que llegaron a existir en la Tierra fuera de los confines de un laboratorio de física adecuada sería casi instantáneamente cumplir con la materia ordinaria que la Tierra está hecho, y ser aniquilado. Antipartículas y algunos antimateria estable (como el anti-hidrógeno ) se puede hacer en pequeñas cantidades, pero no en cantidad suficiente para hacer algo más que prueba algunas de sus propiedades teóricas.

Existe una especulación considerable tanto en la ciencia y la ciencia ficción de por qué el universo observable parece casi en su totalidad la materia, y si otros lugares son casi por completo en vez de antimateria. En los inicios del universo, se piensa que la materia y la antimateria estaban representados por igual, y la desaparición de la antimateria requiere una asimetría en las leyes físicas llamado paridad de carga (o la simetría CP ) la violación. simetría de violación de CP se puede obtener de el Modelo Estándar, [75] pero en este momento la aparente asimetría de la materia y la antimateria en el universo visible es uno de los grandes problemas sin resolver en la física . procesos posibles por la que se produjo se exploran con más detalle en bariogénesis . Otros tipos de materia gráfico circular que muestra las fracciones de la energía en el universo aportados por fuentes diferentes. La materia ordinaria se divide en materia luminosa (las estrellas y gases luminosos y 0,005% de la radiación) y la materia no luminosa (gas intergaláctico y cerca de 0.1% y los neutrinos 0,04% un agujero negro supermasivo ). La materia ordinaria no es común. Siguiendo el modelo de Ostriker y Steinhardt. [76] Para obtener más información, consulte la NASA .

La materia ordinaria, en los quarks y los leptones definición, constituye aproximadamente el 4% de la energía del universo observable . La energía restante se teoriza que es debido a las formas exóticas, de las cuales 23% es materia oscura [77] [78] y el 73% es energía oscura . [79]

La materia oscura Artículo principal: La materia oscura , modelo Lambda-CDM , y los WIMPs Ver también: la formación de galaxias y su evolución y halo de materia oscura

En astrofísica y la cosmología , la materia oscura es materia de composición desconocida que no emite ni refleja suficiente radiación electromagnética para ser observada directamente, pero cuya presencia se infiere de los efectos gravitatorios sobre la materia visible. [11] [84] la evidencia observacional de los primeros universo y el Big Bang teoría requiere que este asunto tiene energía y masa, pero no se compone de cualquiera de los fermiones elementales (como antes) o bosones de norma. El punto de vista comúnmente aceptado es que la mayoría de la materia oscura es no bariónica en la naturaleza . [11] Como tal, está compuesto por partículas aún no observadas en el laboratorio. Tal vez son las partículas supersimétricas , [85] que no son del Modelo Estándar de partículas, pero reliquias forman en altas energías en la fase muy temprana del universo y aún flotando. [11]

La energía oscura Artículo principal: La energía oscura Véase también: Big Bang # La energía oscura

En la cosmología , la energía oscura es el nombre dado a la influencia antigravitating que está acelerando la tasa de expansión del universo . Se sabe que no se compone de partículas conocidas como los protones, neutrones o electrones, ni de las partículas de materia oscura, ya que todos estos gravitan. [86] [87]

    Un 70% de la densidad de la materia en el universo parece estar en la forma de energía oscura. Veinte y seis por ciento es materia oscura. Sólo el 4% es materia ordinaria. Así que a menos de 1 parte en 20 se hace fuera de la materia que hemos observado experimentalmente o descritos en el modelo estándar de física de partículas. De los otros 96%, además de las propiedades que acabamos de mencionar, no sabemos absolutamente nada.

    - Lee Smolin : The Trouble with Physics, p. 16 

Exótico cuestión Artículo principal: materia exótica

materia exótica es un concepto hipotético de la física de partículas . Cubre cualquier material que viole una o más condiciones clásica o directamente no se sabe de partículas bariónica . Estos materiales poseen cualidades tales como la masa negativa o ser rechazado y no atraídos por la gravedad. Véase también

Antimateria

    Ambiplasma
    Antipartícula
    Antihidrógeno
    Acelerador de partículas 

Cosmología

    Constante cosmológica
    Ecuaciones de Friedmann
    ontología física 

La materia oscura

    Axion
    Modelo Estándar Mínimo supersimétrica
    Neutralino
    La materia oscura no bariónica
    Campo escalar la materia oscura 

Filosofía

    Atomismo
    Materialismo
    Fisicalismo 

Otros

    Equivalencia masa-energía 

Matter. (2011, April 29). In Wikipedia, The Free Encyclopedia. Retrieved 02:32, May 1, 2011, from http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Matter&oldid=426489296


Materiales

En física y filosofía, materia es el término para referirse a los constituyentes de la realidad material objetiva, entendiendo por objetiva que pueda ser percibida de la misma forma por diversos sujetos. Se considera que es lo que forma la parte sensible de los objetos perceptibles o detectables por medios físicos.

También se usa el término para designar al asunto o tema que compone una obra literaria, científica, política, etc. Esta distinción da lugar a la oposición “materia-forma”, considerando que una misma materia, como contenido o tema, puede ser tratado, expuesto, considerado, etc. de diversas formas: de estilo, de expresión, de enfoque o punto de vista. una gran parte de la energia del universo correspondiente a formas de materia formada por particulas o campos que no presentan masa.

Se usa también para hablar de una asignatura o disciplina en la enseñanza.

Concepto Físico

En física, se llama materia a cualquier tipo de entidad física que es parte del universo observable, tiene energía y es capaz de interaccionar con los aparatos de medida, es decir, es medible.

Clásicamente se consideraba que la materia tenía tres propiedades que juntas la caracterizan: que ocupa un lugar en el espacio y que tiene masa y duración en el tiempo.

En el contexto de la física moderna se entiende por materia cualquier campo, entidad, o discontinuidad traducible a fenómeno perceptible que se propaga a través del espacio-tiempo a una velocidad igual o inferior a la de la luz y a la que se pueda asociar energía. Así todas las formas de materia tienen asociadas una cierta energía pero sólo algunas formas de materia tienen masa.

Materia másica

La materia másica se organiza jerárquicamente en varios niveles y subniveles. La materia másica puede ser estudiada desde los puntos de vista macroscópico y microscópico.

Nivel microscópico

La agrupación en moléculas y éstas a su vez son agrupaciones de átomos que forman parte del nivel microscópico. A su vez existen niveles microscópicos que permiten descomponer los átomos en constituyentes aún más elementales, que sería el siguiente nivel son:

A partir de aquí hay todo un conjunto de partículas subatómicas que acaban finalmente en los constituyentes últimos de la materia. Así por ejemplo virtualmente los bariones del núcleo (protones y neutrones) se mantienen unidos gracias a un campo escalar formado por piones (bosones de espín cero). E igualmente los protones y neutrones, sabemos que no son partículas elementales, sino que tienen constituyentes de menor nivel que llamamos quarks (que a su vez se mantienen unidos mediante el intercambio de gluones virtuales).

Nivel macroscópico

Macroscópicamente, la materia másica se presenta en las condiciones imperantes en el sistema solar, en uno de cuatro estados de agregación molecular: sólido, líquido, gaseoso y plasma. De acuerdo con la teoría cinética molecular la materia se encuentra formada por moléculas y éstas se encuentran animadas de movimiento, el cual cambia constantemente de dirección y velocidad cuando chocan o bajo el influjo de otras interacciones físicas. Debido a este movimiento presentan energía cinética que tiende a separarlas, pero también tienen una energía potencial que tiende a juntarlas. Por lo tanto el estado físico de una sustancia puede ser:

La manera más adecuada de definir materia másica es describiendo sus cualidades:

Materia no másica

Una gran parte de la energía del universo corresponde a formas de materia formada por partículas o campos que no presentan masa, como la luz y la radiación electromagnética, las dos formada por fotones sin masa.

Otro tipo de partículas de las que no sabemos con seguridad si es másica son los neutrinos que inundan todo el universo y son responsables de una parte importante de toda la energía del universo. Junto con estas partículas no másicas, se postula la existencia de otras partículas como el gravitón, el fotino y el gravitino, que serían todas ellas partículas sin masa aunque contribuyen a la energía total del universo.

Distribución de materia en el universo

Según los módelos físicos actuales, sólo aproximadamente el 5% de nuestro universo está formado por materia ‘normal’, es decir constituida fundamentalmente por bariónes y electrones, lo que se conoce como materia bariónica. El resto de nuestro universo se compone de materia oscura en un 23% y energía oscura(72%).

A pesar que la materia barónica representa un porcentaje tan pequeño, la mitad de ella todavía no se ha encontrado. Todas las estrellas, galaxias y gas observable forman menos de la mitad de los bariones que debería haber. La hipótesis principal sobre el resto de materia barionica no encontrada es que, como consecuencia del proceso de formación de estructuras posterior al big bang, está distribuida en filamentos gaseosos de baja densidad que forman una red por todo el universo y en cuyos nodos se encuentran los diversos cúmulos de galaxias. Recientemente(mayo 2008) el telescopio XMM-Newton de la agencia espacial europea ha encontrado pruebas de la existencia de dicha red de filamentos.

Propiedades de la materia ordinaria
Propiedades generales

Las presentan los sistemas materiales básicos sin distinción y por tal motivo no permiten diferenciar una sustancia de otra. Algunas de las propiedades generales se les da el nombre de extensivas, pues su valor depende de la cantidad de materia, tal es el caso de la masa, el peso, volumen. Otras, las que no dependen de la cantidad de materia sino de la sustancia de que se trate, se llaman intensivas. El ejemplo paradigmático de magnitud intensiva de la materia másica es la densidad.

Propiedades extensivas o generales

Son las cualidades que nos permiten reconocer a la materia, como la extensión, o la inercia. Son aditivas debido a que dependen de la cantidad de la muestra tomada. Para medirlas definimos magnitudes, como la masa, para medir la inercia, y el volumen, para medir la extensión (no es realmente una propiedad aditiva exacta de la materia en general, sino para cada sustancia en particular, porque si mezclamos por ejemplo 50 ml de agua con 50 ml de etanol obtenemos un volumen de disolución de 96 ml). Hay otras propiedades generales como la interacción, que se mide mediante la fuerza. Todo sistema material interacciona con otros en forma gravitatoria, electromagnética o nuclear. También es una propiedad general de la materia su estructura corpuscular, lo que justifica que la cantidad se mida para ciertos usos en moles.

Propiedades intensivas o especificas

Son las cualidades de la materia independientes de la cantidad que se trate, es decir no dependen de la masa no son aditivas y, por lo general, resultan de la composición de dos propiedades extensivas. El ejemplo perfecto lo proporciona la densidad, que relaciona la masa con el volumen. Es el caso también del punto de fusión, el punto de ebullición, el coeficiente de solubilidad, el índice de refracción, el módulo de Young, etc.

Propiedades químicas

Son aquellas propiedades distintivas de las sustancias que se observan cuando reaccionan, es decir, cuando se rompen y/o se forman enlaces químicos entre los átomos, formándose con la misma materia sustancias nuevas distintas de las originales. Las propiedades químicas se manifiestan en los procesos químicos (reacciones químicas), mientras que las propiedades propiamente llamadas propiedades físicas, se manifiestan en los procesos físicos, como el cambio de estado, la invaginacion, el desplazamiento, etc.

Ejemplos de propiedades químicas:



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