Henry

Materia (física)

El término materia tradicionalmente se refiere a la sustancia de la que todos los objetos están hechos. [1] [2]
Una forma común de identificar esta “sustancia” es mediante sus propiedades físicas; así una definición común de materia es “todo aquello que tiene masa y ocupa un volumen”. [3] Sin embargo, esta definición tiene que ser revisada a la luz de la mecánica cuántica,donde el concepto "tener masa ", y “ocupar espacio" no está tan bien definido como en la vida diaria. Un punto de vista más amplio es que los cuerpos están formados de varias sustancias, y las propiedades de la materia (entre ellas, la masa y el volumen) están determinadas no sólo por las sustancias mismas, sino por como interactúan entre ellos. En otras palabras, la materia está formada por lainteracción de unos "componentes básicos", [4] [5] es la llamada teoría atómica de la materia. [6]
El concepto de materia ha sido refinado muchas veces a lo largo de la historia, en base a la mejora del conocimiento acerca de cuáles son los componentes básicos de la materia, y como interactúan entre ellos. Por ejemplo, a principios del siglo XVIII, Isaac Newton consideraba la materia como " sólida,con masa, dura, impenetrable, y con partículas móviles ", que eran "incluso tan duras que nunca podrían romperse en pedazos". [7]
Las propiedades "primarias" de la materia estaban de acuerdo con la descripción matemática, a diferencia de las cualidades "secundarias" como el color o el gusto .[7] En el siglo XIX, tras el desarrollo de la tabla periódica, y la teoría atómica, los átomos fueronvistos como uno de los componentes fundamentales de la materia; a su vez, los átomos forman moléculas y compuestos. .[8]
A finales del siglo XIX con el descubrimiento del electrón, y comienzos del siglo XX, con el descubrimiento del núcleo atómico y el nacimiento de la física de partículas, la materia se entendió como formada por electrones, protones y neutrones, interactuando entre ellos para formarlos átomos. Hoy en día, conocemos que incluso los protones y neutrones no son indivisibles, pudiendo ser divididos en quarks, mientras que los electrones son parte de una familia de partículas llamadas leptones. Tanto los quarks como los leptones son partículas elementales y actualmente son tomados como los componentes fundamentales de la materia. [9]
Estos quarks y leptones interactúan mediantecuatro interacciones fundamentales: gravedad, electromagnetismo, interacciones débiles, e interacciones fuertes. El Modelo estándar es actualmente la mejor explicación de toda la física, pero a pesar de las décadas de esfuerzos, la gravedad aún no puede ser considerada en el nivel cuántico; sólo es descrito por la física clásica (véase gravedad cuántica y gravitón). [10] Las interacciones entrequarks y leptones son el resultado de un intercambio de partículas que transportan fuerza (como fotones) entre los quarks y los leptones. [11] Las partículas que transportan fuerza no son componentes básicos de la materia. En consecuencia, masa y energía no siempre pueden relacionarse a materia. Por ejemplo, los portadores de la fuerza eléctrica (fotones) poseen la energía (según la constante dePlanck) y los portadores de la fuerza débil (los bosones W y Z) son masivos, pero ninguno es considerado tampoco como materia. [12] Sin embargo, aunque estas partículas no son consideradas como materia, contribuyen realmente a la masa total de los átomos o de las partículas subatómicas. [13] [14]
La materia se dice comúnmente que existe en cuatro estados (o fases): sólido, líquido, gas y plasma. Sinembargo, los avances en la técnica experimental han comprendido otras fases, antes sólo teóricas, como el condensado de Bose-Einstein y los condensados fermiónicos. Un punto de vista de partícula elemental acerca de la materia también conduce a nuevas fases de la materia, como el plasma de quarks-gluones .[15] En física y en química, la materia exhibe tanto propiedades ondulatorias como...