Quelle est la définition de la «matière» en physique?

La matière a de nombreuses définitions, mais la plus courante est qu'il s'agit de toute substance qui a une masse et occupe l'espace. Tous les objets physiques sont composés de matière, sous forme d'atomes, qui sont à leur tour composés de protons, neutrons et électrons.

L'idée que la matière était constituée de blocs de construction ou de particules provenait des philosophes grecs Démocrite (470-380 avant JC) et Leucippe (490 avant JC).

Exemples de matière (et ce qui n'est pas important)

La matière est construite à partir d'atomes. L'atome le plus basique, l'isotope de l'hydrogène appelé protium, est un seul proton. Ainsi, bien que les particules subatomiques ne soient pas toujours considérées comme des formes de matière par certains scientifiques, vous pourriez considérer le Protium comme l'exception. Certaines personnes considèrent que les électrons et les neutrons sont également des formes de matière. Sinon, toute substance constituée d'atomes est constituée de matière. Les exemples comprennent:

• Atomes (hydrogène, hélium, californium, uranium)
• Molécules (eau, ozone, azote gazeux, saccharose)
• Ions (Ca²⁺, DONC₄^2-)
• Polymères et macromolécules (cellulose, chitine, protéines, ADN)
• Mélanges (huile et eau, sel et sable, air)
• Formes complexes (une chaise, une planète, une balle)

Alors que les protons, les neutrons et les électrons sont les éléments constitutifs des atomes, ces particules sont elles-mêmes basées sur des fermions. Les quarks et les leptons ne sont généralement pas considérés comme des formes de matière, bien qu'ils correspondent à certaines définitions du terme. À la plupart des niveaux, il est plus simple de déclarer simplement que la matière est constituée d'atomes.

L'antimatière est toujours de la matière, bien que les particules anéantissent la matière ordinaire lorsqu'elles entrent en contact. L'antimatière existe naturellement sur Terre, bien qu'en très petites quantités.

Ensuite, il y a des choses qui n'ont pas de masse ou du moins n'ont pas de masse au repos. Les choses qui ne sont pas importantes comprennent:

• Lumière
• Du son
• Chaleur
• Pensées
• Rêves
• Émotions

Les photons n'ont pas de masse, ils sont donc un exemple de quelque chose en physique qui est ne pas composé de matière. Ils ne sont pas non plus considérés comme des "objets" au sens traditionnel, car ils ne peuvent pas exister à l'état stationnaire.

Phases de la matière

La matière peut exister en différentes phases: solide, liquide, gazeuse ou plasma. La plupart des substances peuvent faire la transition entre ces phases en fonction de la quantité de chaleur que le matériau absorbe (ou perd). Il existe d'autres états ou phases de la matière, y compris les condensats de Bose-Einstein, les condensats fermioniques et le plasma quark-gluon.

Matière contre masse

Notez que bien que la matière ait une masse et que les objets massifs contiennent de la matière, les deux termes ne sont pas exactement synonymes, du moins en physique. La matière n'est pas conservée, tandis que la masse est conservée dans des systèmes fermés. Selon la théorie de la relativité restreinte, la matière dans un système fermé peut disparaître. En revanche, la masse n'a peut-être jamais été créée ni détruite, bien qu'elle puisse être convertie en énergie. La somme de la masse et de l'énergie reste constante dans un système fermé.

En physique, une façon de distinguer la masse de la matière est de définir la matière comme une substance constituée de particules qui présentent une masse au repos. Même ainsi, en physique et en chimie, la matière présente une dualité onde-particule, donc elle a des propriétés à la fois des ondes et des particules.