Materia

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La materia, en la ciencia (especialmente la física) es todo lo que ocupa el espacio y tiene masa (o peso que es la influencia de la gravedad en la masa.) Se distingue claramente de la energía, que hace que los objetos se muevan o cambien, pero que no tiene volumen o masa.

La Materia

La materia es un término que tradicionalmente se refiere a la sustancia de la que se componen todos los cuerpos.Entre las Líneas En el uso cotidiano, la materia se refiere a los materiales omnipresentes formados por átomos, que a su vez están constituidos por partículas subatómicas.Entre las Líneas En la física y la química modernas, la materia se refiere a cualquier sustancia que posea masa y volumen. A nivel granular, la materia se compone, pues, de partículas elementales con masa, a saber, quarks y leptones, que interactúan a través de partículas bosónicas y que se describen en el modelo estándar de la física de partículas. La materia no incluye las partículas sin masa, como los fotones, y tampoco abarca la energía, que es interconvertible con la materia. La materia se presenta en varios estados o fases, sobre todo como sólido, líquido o gas, pero también como plasma, condensado de Bose-Einstein y muchos otros estados. Véase también: Átomo; Condensación de Bose-Einstein; Partícula elemental; Energía; Gas; Líquido; Transición de fase; Plasma (física); Modelo estándar

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Nace el abogado defensor, orador, polemista y escritor estadounidense Clarence Darrow, entre cuyas destacadas comparecencias ante los tribunales figura el juicio Scopes, en el que defendió a un profesor de secundaria de Tennessee que había infringido una ley estatal al presentar la teoría darwiniana de la evolución.

Historia

En la física aristotélica, cada tipo (especie) de cuerpo material tenía una “forma esencial” distinta. Sin embargo, los primeros científicos modernos afirmaron que existe un tipo universal de materia. Para el físico y matemático inglés Isaac Newton, esta materia consistía en partículas finales (“átomos”) “sólidas, masivas, duras, impenetrables y móviles”, que eran cuerpos discretos, localizados e indivisibles. Los análisis modernos distinguen dos tipos de masa en la materia clásica (newtoniana): la masa inercial, por la que la materia conserva su estado de reposo o movimiento rectilíneo uniforme en ausencia de fuerzas externas; y la masa gravitatoria, por la que un cuerpo ejerce fuerzas de atracción sobre otros cuerpos y por la que reacciona a esas fuerzas. Expresadas en unidades apropiadas, estas dos propiedades son numéricamente iguales, un hecho puramente experimental, inexplicado por la teoría. El físico teórico estadounidense de origen alemán Albert Einstein hizo de la igualdad de las masas inercial y gravitatoria un principio fundamental (principio de equivalencia), como uno de los dos postulados de la teoría de la relatividad general.Entre las Líneas En la ecuación E = mc2 (donde c es la velocidad de la luz), Einstein reconoció la equivalencia (interconvertibilidad) de la masa (m) y la energía (E), que se habían distinguido en las teorías clásicas. Véase también: Gravedad; Inercia; Masa; Relatividad; Peso

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El surgimiento de la mecánica cuántica en las primeras décadas del siglo XX supuso un alejamiento del pensamiento clásico sobre la materia.Entre las Líneas En la mecánica clásica, la materia se identifica estrechamente con la masa; en la mecánica cuántica, la masa es sólo una de las muchas propiedades (números cuánticos) que puede tener una partícula, por ejemplo, la carga eléctrica, el espín y la paridad. Los análogos mecánicos cuánticos más cercanos a la materia tradicional son los fermiones, que tienen valores semi-integrales de espín. Las fuerzas están mediadas por el intercambio de bosones, partículas que tienen espines integrales (como los fotones). Los fermiones se corresponden con la materia clásica al mostrar impenetrabilidad (una consecuencia del principio de exclusión), pero la correspondencia es sólo aproximada. Por ejemplo, los fermiones también pueden intercambiarse en las interacciones (un fotón y un electrón pueden intercambiar un electrón), y también presentan un comportamiento ondulatorio. Los estados de las partículas de materia clásicas estaban dados por sus posiciones y sus momentos, pero en la mecánica cuántica es imposible asignar simultáneamente posiciones y momentos precisos a las partículas. Por último, en la teoría cuántica, dos o más partículas pueden “enredarse”, de modo que, en el caso de dos partículas que se enredan y están separadas por una distancia muy grande, una operación sobre una partícula será inmediatamente respondida por un cambio correspondiente en la otra. Esta “no-localidad” viola las nociones tradicionales de lo que debe ser una partícula de materia, lo que llevó a Einstein a calificar la mecánica cuántica de objetable al implicar una “espeluznante acción a distancia”. Véase también: Principio de exclusión; Teoría cuántica no relativista; Electrodinámica cuántica; Mecánica cuántica; Estadística cuántica

Basado en la experiencia de varios autores, mis opiniones y recomendaciones se expresarán a continuación:

La materia en el universo

A partir de la década de 1920, los astrónomos acumularon una gran cantidad de pruebas que llevaban a la conclusión de que la densidad de la materia en el universo era mucho mayor que la de la materia visible. Se dieron pasos importantes en esta dirección en 1933, cuando el astrónomo y astrofísico suizo Fritz Zwicky descubrió que la cantidad de materia visible en una serie de cúmulos de galaxias era demasiado pequeña para contener las galaxias del cúmulo, y en 1983, cuando la astrónoma estadounidense Vera Rubin y sus colegas descubrieron que las curvas de rotación de las galaxias espirales individuales implicaban que las galaxias debían estar rodeadas por una esfera de materia invisible, diez veces mayor que la cantidad de la propia galaxia visible. Empezó a parecer que la materia visible podría constituir sólo un pequeño porcentaje de la cantidad de materia necesaria, en las teorías más simples, para igualar la densidad crítica en la que la geometría del universo sería euclidiana (“plana”), y en la que la tasa de expansión del universo se reduciría gradualmente, acercándose asintóticamente a cero. Algunos científicos aceptaron la implicación de que el universo era “abierto”, con una geometría hiperbólica y una expansión continuada para siempre a un ritmo que no se acercaba a cero.

Otros propusieron que la materia faltante, indetectable por las técnicas actuales, podría igualar la densidad crítica, y se hicieron muchas propuestas sobre la naturaleza de la materia faltante. La motivación para buscar la materia faltante se hizo más fuerte con la propuesta de la teoría de la inflación a principios de la década de 1980, que requería una densidad crítica. Sin embargo, la materia visible es bariónica, compuesta casi en su totalidad por protones y neutrones. Con la densidad total de materia bariónica tan baja, la materia oscura no bariónica que faltaba tendría que ser algún tipo de partícula exótica. Entre las candidatas a este estatus se encuentran los axiones y las partículas supersimétricas más ligeras (que no se descomponen), los fotinos o quizás los winos. Ninguna de ellas, ni muchos otros candidatos, han sido observados. Véase también: Materia oscura; Supersimetría; Partícula masiva de interacción débil (WIMP)

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Sin embargo, durante mucho tiempo se comprendió que esa materia exótica no era suficiente para el cierre (densidad crítica), y surgieron debates sobre la naturaleza de la energía oscura que se necesitaba para proporcionar el resto. Una propuesta popular fue la de la quintaesencia, un campo de energía de presión negativa, tal vez creado por partículas que no se habían sugerido en las hipótesis actuales. Sin embargo, aunque las teorías de la quintaesencia no se han descartado por completo, han sido sustituidas por un enfoque diferente.Entre las Líneas En 1998, los resultados de los estudios de supernovas lejanas indicaron con rotundidad que el universo no sólo se está expandiendo: el ritmo de expansión se está acelerando. Se descubrió que esta aceleración ha estado ocurriendo durante aproximadamente cinco mil millones de años. Este nuevo punto de vista sugería que estaba actuando algún tipo de energía antigravitatoria oscura, un producto del vacío y no, como en el caso de las opiniones sobre la quintaesencia, alguna forma desconocida de cuasimateria. Se asemeja así a la constante cosmológica que Einstein había propuesto como un término en sus ecuaciones destinado a preservar el universo de la posibilidad de que se expandiera o contrajera. Abandonó este término tras el descubrimiento de la expansión del universo. Véase también: Universo en aceleración; Constante cosmológica; Energía oscura

Las mediciones del fondo cósmico de microondas realizadas por observatorios como la Sonda de Anisotropía de Microondas Wilkinson (WMAP), el Observatorio Espacial Herschel y los telescopios terrestres han coincidido en describir la distribución de la composición del universo de la siguiente manera: El 4% de la materia es bariónica, el 23% es materia oscura no bariónica y el 73% es energía oscura.Entre las Líneas En la actualidad se sigue investigando para describir mejor las propiedades de la materia, así como para identificar los componentes de la materia oscura y la naturaleza de la energía oscura. Véase también: Radiación cósmica de fondo; Cosmología; Observatorio espacial Herschel; Universo; Sonda de anisotropía de microondas Wilkinson

Antimateria

La materia también existe en una forma conocida como antimateria, que consiste en las llamadas antipartículas que tienen la carga opuesta y diferencias en los números cuánticos de la materia “ordinaria”. La antimateria se crea de forma natural en determinados procesos astrofísicos y en ciertos tipos de desintegración radiactiva. La antimateria puede generarse artificialmente en pequeñas cantidades mediante aceleradores de partículas. Véase también: Antimateria; Carga eléctrica; Números cuánticos; Acelerador de partículas; Radiactividad

Datos verificados por: Thompson
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Recursos

Notas y Referencias

Véase También

Física Teórica

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