La materia es definida como todo lo que ocupa un lugar en el espacio, es decir, posee un volumen, además de masa cuantificable y medible. La masa es la cantidad de materia de un cuerpo, pero también expresa una medida de la inercia o resistencia al cambio de estado de movimiento cuando se acelera o se somete a una fuerza. De igual modo, la materia posee dimensiones y es influenciada por la gravitación dando origen al peso de un cuerpo.
Se conoce que cuando los átomos se encuentran en movimiento se produce la energía, la cual también es definida como la capacidad que tienen los cuerpos de transmitir calor o realizar trabajo, y la interacción entre energía y materia producen cambios y transformaciones. La materia másica puede ser analizada a través de dos enfoques o niveles:
Nivel microscópico: Las partículas subatómicas pueden ser partículas elementales o partículas compuestas, a su vez conformadas por otras partículas subatómicas como los quarks, los cuales se conocen hasta la actualidad como constituyentes fundamentales de la materia. Se proponen seis tipos de quarks: up (u), down (d), strange (s), charm (c), top (t) y bottom (b), cada uno con un anti-quark, de igual masa pero de diferente carga. Estas partículas se subdividen en:
Leptones: Son partículas fundamentales con una masa pequeña y de interacción débil. Un ejemplo conocido es el de los electrones, con número de spin ½ y una masa aproximada de 9.11 x 10^-31 kg.
Hadrones: Partículas compuestas, de masa relativamente grande y de interacciones electromagnética, débil y fuerte. Este grupo a su vez se subdivide en:
Bariones: Conformados por 3 quarks y de spin fraccionario:
- Protones: Con número de spin ½ y conformado con dos quarks up y un quark down.
- Neutrones: Conformado con un quark up y dos quarks down.
- π+, conformado por un quark up y un quark anti-down.
- π−, conformado por un quark anti-up y un quark down.
- π0, conformado por un quark up anti-up y un quark down anti-down.
Sólido: Las fuerzas de cohesión son más intensas que las de repulsión, por lo que las moléculas poseen movimiento de vibración, es decir, realizan pequeños movimientos en un punto fijo. De forma definida y volumen irreducible (incompresible), sin embargo este se puede dilatar a altas temperaturas, debido a que aumenta la vibración de las moléculas, y se contrae a bajas temperaturas.
Líquido: Las fuerzas de cohesión y de repulsión son de intensidad similar, por ello un cuerpo líquido es capaz de extenderse. Posee volumen fijo por tener suficiente fuerza de cohesión, sin embargo, adquieren la forma del recipiente que los contiene. Sus moléculas poseen movimientos de vibración y traslación.
Gas: Las fuerzas de atracción son casi inexistentes y sus moléculas están separadas. Estas poseen movimiento de vibración, traslación y rotación, por ello se mueven rápidamente en cualquier dirección. No posee volumen y forma definida y adopta el tamaño y la forma del recipiente que lo contiene. A medida de que el volumen se dilata o se contraiga, la densidad del gas disminuye o aumenta respectivamente debido a que su masa permanece igual.
Plasma: Cualquier cuerpo en este estado se encuentra a temperaturas extremadamente altas, por ello los electrones se separan del núcleo dejando átomos dispersos para chocar entre sí. El plasma es una mezcla de núcleos positivos y electrones libres, por ello es de carga neutra. Más del 99% del universo se encuentra en estado plasmático.
Condensado Bose-Einstein: Este estado, también llamado “cubo de hielo cuántico”, fue descubierto por Eric Coronell y Carl Wieman cuando enfriaron un gas a una temperatura cercana al cero absoluto, debido a ello los átomos del gas perdieron energía y movimiento vibratorio, uniéndose entre sí para formar un “superátomo”, más denso que un cuerpo en estado sólido. Su nombre se debe a la predicción de los científicos Albert Einstein y Satvendra Nath Bose.
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