Nous sommes entourés de matière. En fait, nous SOMMES matière. Tout ce que nous détectons dans l'univers est également important. C'est tellement fondamental que nous acceptons simplement que tout est fait de matière. C'est la pierre angulaire de tout: la vie sur Terre, la planète sur laquelle nous vivons, les étoiles et les galaxies. Il est généralement défini comme tout ce qui a de la masse et occupe un volume d'espace.
Les éléments constitutifs de la matière sont appelés "atomes" et "molécules". Eux aussi sont importants. La matière que nous pouvons détecter normalement est appelée matière "baryonique". Cependant, il existe un autre type de matière qui ne peut pas être directement détecté. Mais son influence peut. C'est ce qu'on appelle la matière noire.
Il est facile d'étudier la matière normale ou "matière baryonique". Il peut être décomposé en particules sub-atomiques appelées leptons (électrons par exemple) et quarks (les blocs de construction des protons et des neutrons). Ce sont eux qui composent les atomes et les molécules qui sont les composants de tout, des humains aux étoiles.
La matière normale est lumineuse, c'est-à-dire qu'elle interagit électromagnétiquement et gravitationnellement avec d'autres matières et avec le rayonnement. Elle ne brille pas nécessairement comme on pense à une étoile qui brille. Il peut émettre d'autres rayonnements (tels que l'infrarouge).
Un autre aspect qui surgit lorsque la matière est discutée est ce qu'on appelle l'antimatière. Considérez-le comme l'inverse de la matière normale (ou peut-être une image miroir) de celle-ci. Nous en entendons souvent parler lorsque les scientifiques parlent des réactions matière / anti-matière comme sources d'énergie. L'idée de base de l'antimatière est que toutes les particules ont une anti-particule qui a la même masse mais un spin et une charge opposés. Lorsque la matière et l'antimatière entrent en collision, elles s'annihilent et créent une énergie pure sous forme de rayons gamma. Cette création d'énergie, si elle pouvait être exploitée, fournirait d'énormes quantités d'énergie à toute civilisation qui pourrait comprendre comment le faire en toute sécurité.
Contrairement à la matière normale, la matière noire est un matériau non lumineux. Autrement dit, il n'interagit pas électromagnétiquement et par conséquent il apparaît sombre (c'est-à-dire qu'il ne réfléchira pas ou ne dégagera pas de lumière). La nature exacte de la matière noire n'est pas bien connue, bien que son effet sur d'autres masses (telles que les galaxies) ait été noté par des astronomes tels que le Dr Vera Rubin et d'autres. Cependant, sa présence peut être détectée par l'effet gravitationnel qu'elle a sur la matière normale. Par exemple, sa présence peut contraindre les mouvements des étoiles dans une galaxie, par exemple.
Actuellement, il existe trois possibilités de base pour les "choses" qui composent la matière noire:
La matière n'existe pas exactement sans influence dans l'univers et il existe un lien curieux entre le rayonnement et la matière. Cette connexion n'a pas été bien comprise jusqu'au début du 20e siècle. C'est à ce moment qu'Albert Einstein a commencé à penser au lien entre la matière et l'énergie et le rayonnement. Voici ce qu'il a trouvé: selon sa théorie de la relativité, la masse et l'énergie sont équivalentes. Si suffisamment de rayonnement (lumière) entre en collision avec d'autres photons (un autre mot pour des "particules" de lumière) d'une énergie suffisamment élevée, une masse peut être créée. Ce processus est ce que les scientifiques étudient dans des laboratoires géants avec des collisionneurs de particules. Leur travail plonge profondément au cœur de la matière, à la recherche des plus petites particules connues pour exister.
Ainsi, alors que le rayonnement n'est pas explicitement considéré comme de la matière (il n'a pas de masse ou n'occupe pas de volume, du moins pas de manière bien définie), il est lié à la matière. En effet, le rayonnement crée de la matière et la matière crée un rayonnement (comme lorsque la matière et l'anti-matière entrent en collision).
Prenant la connexion matière-rayonnement un peu plus loin, les théoriciens proposent également qu'un mystérieux rayonnement existe dans notre univers. C'est appelé énergie noire. Sa nature n'est pas du tout comprise. Peut-être que lorsque la matière noire sera comprise, nous arriverons également à comprendre la nature de l'énergie noire.
Édité et mis à jour par Carolyn Collins Petersen.