La materia (fisica)

La materia (Fisica) 

La definición común de materia es “algo que posee masa y volumen” (ocupa un espacio). ^{20 21}
Por ejemplo, un coche, como se diría, que está hecho de materia, ya que ocupa espacio, y tiene masa.
La observación de que la materia ocupa espacio viene desde la antigüedad. Sin embargo, una explicación sobre por qué la materia ocupa un espacio es reciente, y se argumenta como un resultado del Principio de exclusión de Pauli. ^{22 23}
Dos ejemplos particulares donde el principio de exclusión relaciona claramente la materia con la ocupación de espacio son las estrellas del tipo enana blanca y estrella de neutrones, discutidas más adelante.

Cantidad de sustancia

La Organización Internacional de normas " la Oficina Internacional de Pesos y Medidas " (BIPM) usa la terminología " cantidad de sustancia ", mejor que "materia". Para citar el folleto SI: ²⁴

"
La cantidad de sustancia se define proporcional al número de entidades elementales especificadas en una muestra; la constante de proporcionalidad es una constante universal que es la misma para todas las muestras. La unidad de cantidad de sustancia se denomina mol (símbolo: mol), y el mol se define especificando la masa de carbono 12 que contiene un mol de átomos de carbono 12. Según el acuerdo internacional esto fue fijado en 0.012 kilogramos (12 g).

• 1. El mol es la cantidad de sustancia de un sistema que contiene un número de entidades elementales como átomos hay en 0,012 kg de carbono 12; su símbolo es “mol".
• 2. Cuando se use el término “mol”, las entidades elementales deben ser especificadas y pueden ser átomos, moléculas, iones, electrones, otras partículas, o grupos específicos de tales partículas.

Definición basada en átomos y moléculas

Una definición "de materia" basada sobre su "estructura" física y química es: " la materia está formada de átomos y moléculas". Esta definición es compatible con la definición BIPM anterior de " cantidad de sustancia ", pero es más específica sobre los componentes de materia (e indiferente sobre la unidad "mol").
Como un ejemplo de materia según esta definición podemos señalar: la información genética es transportada por una molécula larga llamada ADN, que es copiado y heredado a través de generaciones. El ADN es materia conforme a esta definición ya que está formada por átomos, y no en virtud de tener masa o la ocupación del espacio. Esta definición puede ser ampliada para incluir átomos cargados y moléculas, así como para incluir el plasma, (gases de iones) y el electrólito (soluciones iónicas), que obviamente no se incluyen en la definición de moléculas y los átomos. Alternativamente, también se puede adoptar la “definición basada en protones, neutrones y electrones " siguiente.

Definición basada en protones, neutrones y electrones

Una definición "de materia" a menor escala que la definición de átomos y moléculas: " la materia está formada de aquello de lo que los átomos y las moléculas están hechos ", significando con esto algo que está hecho de protones, neutrones y electrones .²⁵
Esta definición va más allá de átomos y moléculas, sin embargo, para incluir sustancias hechas de estos componentes básicos que “no” son simplemente átomos o moléculas, por ejemplo la materia de las enanas blancas - típicamente, núcleos de carbono y de oxígeno en un mar de electrones degenerados. En un nivel microscópico, "las partículas" constituyentes de la materia tales como protones, neutrones y electrones obedecen las leyes de mecánica cuántica y exhiben un comportamiento dual onda-partícula. A un nivel aún más profundo, los protones y neutrones están formados por quarks y los campos de fuerza (gluones) que une.