Cosa vuol dire altri importi materia energia?

Materia oscura

Nella fisica classica e nella chimica generale, la materia è qualsiasi sostanza che abbia massa e occupi spazio avendo volume.[1] Tutti gli oggetti quotidiani che possono essere toccati sono in definitiva composti da atomi, che sono costituiti da particelle subatomiche interagenti, e nell’uso quotidiano come in quello scientifico, la “materia” include generalmente gli atomi e qualsiasi cosa composta da essi, e qualsiasi particella (o combinazione di particelle) che si comporta come se avesse sia massa a riposo che volume. Tuttavia non include particelle senza massa come i fotoni, o altri fenomeni energetici o onde come la luce.[1]: 21 [2] La materia esiste in vari stati (noti anche come fasi). Queste includono le fasi classiche di tutti i giorni come il solido, il liquido e il gas – per esempio l’acqua esiste come ghiaccio, acqua liquida e vapore gassoso – ma altri stati sono possibili, inclusi il plasma, i condensati di Bose-Einstein, i condensati fermionici e il plasma di quark-gluoni.[3]

Di solito gli atomi possono essere immaginati come un nucleo di protoni e neutroni, e una “nuvola” circostante di elettroni orbitanti che “occupano spazio”[4][5] Tuttavia questo è solo in parte corretto, perché le particelle subatomiche e le loro proprietà sono governate dalla loro natura quantistica, il che significa che non agiscono come gli oggetti quotidiani sembrano agire – possono agire come onde così come particelle e non hanno dimensioni o posizioni ben definite. Nel Modello Standard della fisica delle particelle, la materia non è un concetto fondamentale perché i costituenti elementari degli atomi sono entità quantistiche che non hanno una “dimensione” o un “volume” intrinseco nel senso quotidiano della parola. A causa del principio di esclusione e di altre interazioni fondamentali, alcune “particelle puntiformi” note come fermioni (quark, leptoni), e molti composti e atomi, sono effettivamente costretti a mantenere una distanza da altre particelle nelle condizioni quotidiane; questo crea la proprietà della materia che ci appare come materia che occupa spazio.

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Definizione di materia

All’inizio degli anni ’90, una cosa era abbastanza certa sull’espansione dell’universo. Poteva avere una densità di energia sufficiente per fermare la sua espansione e ricollassare, poteva avere una densità di energia così bassa che non avrebbe mai smesso di espandersi, ma la gravità era certa di rallentare l’espansione col passare del tempo. Certo, il rallentamento non era stato osservato, ma, teoricamente, l’universo doveva rallentare. L’universo è pieno di materia e la forza attrattiva della gravità tiene insieme tutta la materia. Poi è arrivato il 1998 e le osservazioni del telescopio spaziale Hubble (HST) di supernovae molto lontane che hanno mostrato che, molto tempo fa, l’universo si stava effettivamente espandendo più lentamente di oggi. Quindi l’espansione dell’universo non sta rallentando a causa della gravità, come tutti pensavano, ma sta accelerando. Nessuno se lo aspettava, nessuno sapeva come spiegarlo. Ma qualcosa lo stava causando.

Alla fine i teorici hanno proposto tre tipi di spiegazioni. Forse era il risultato di una versione a lungo scartata della teoria della gravità di Einstein, che conteneva quella che veniva chiamata “costante cosmologica”. Forse c’era qualche strano tipo di energia-fluido che riempiva lo spazio. Forse c’è qualcosa di sbagliato nella teoria della gravità di Einstein e una nuova teoria potrebbe includere qualche tipo di campo che crea questa accelerazione cosmica. I teorici non sanno ancora quale sia la spiegazione corretta, ma hanno dato un nome alla soluzione. Si chiama energia oscura.

Energia oscura

Principio di equivalenza di massa ed energia nel quadro di riposo di un sistemaIn fisica, l’equivalenza massa-energia è la relazione tra massa ed energia nel quadro di riposo di un sistema, dove i due valori differiscono solo per una costante e le unità di misura.[1][2] Il principio è descritto dalla famosa formula del fisico Albert Einstein:

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L’equivalenza massa-energia nasce dalla relatività speciale come un paradosso descritto dal polimatico francese Henri Poincaré.[4] Einstein fu il primo a proporre l’equivalenza di massa ed energia come un principio generale e una conseguenza delle simmetrie dello spazio e del tempo. Il principio apparve per la prima volta in “L’inerzia di un corpo dipende dal suo contenuto energetico?”, uno dei suoi articoli dell’Annus Mirabilis (Anno Miracoloso), pubblicato il 21 novembre 1905.[5] La formula e la sua relazione con la quantità di moto, descritta dalla relazione energia-momento, furono successivamente sviluppate da altri fisici.

Nella relatività, tutta l’energia che si muove con un oggetto (cioè l’energia misurata nel quadro di riposo dell’oggetto) contribuisce alla massa totale del corpo, che misura quanto resiste all’accelerazione. Se una scatola isolata di specchi ideali potesse contenere la luce, i fotoni individualmente privi di massa contribuirebbero alla massa totale della scatola, in misura pari alla loro energia divisa per c2.[6] Per un osservatore nel quadro di riposo, rimuovere l’energia equivale a rimuovere la massa e la formula m = E/c2 indica quanta massa si perde quando viene rimossa l’energia.[7] Allo stesso modo, quando si aggiunge qualsiasi energia a un sistema isolato, l’aumento della massa è pari all’energia aggiunta divisa per c2.[8]

Cos’è la materia nella scienza

Cos’è la materia? La materia è tutto ciò che ti circonda. Gli atomi e i composti sono tutti fatti di parti molto piccole di materia. Questi atomi vanno a costruire le cose che vedi e tocchi ogni giorno. La materia è definita come tutto ciò che ha massa e occupa spazio (ha volume).

Cos’è la massa? La massa è la quantità di materia in un oggetto. Potresti avere un oggetto piccolo con molta massa, come una statua fatta di piombo (Pb). Potresti avere un oggetto grande con pochissima massa, come un palloncino riempito di elio (He). Dovresti anche sapere che c’è una differenza tra massa e peso. La massa è una misura della materia in un oggetto, mentre il peso è una misura dell’attrazione della gravità su un oggetto.

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Cos’è il volume? Il volume è la quantità di spazio che qualcosa occupa. Parole come grande, piccolo, lungo o corto sono usate per descrivere i volumi. Una biglia occupa un piccolo volume mentre una stella occupa un grande volume. Diversi stati della materia riempiono i volumi in modi diversi.

Anche se la materia si trova in tutto l’Universo, la si trova solo in alcune forme (stati) sulla Terra. Nel sito trattiamo cinque stati della materia. Ognuno di questi stati è talvolta chiamato fase. Ci sono molti altri stati della materia che esistono in ambienti estremi. Gli scienziati probabilmente scopriranno altri stati della materia mentre continuiamo ad esplorare l’Universo.

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