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Definition

Materie

Materie ist eine Substanz, die Masse besitzt und physischen Platz einnimmt. Laut der modernen Physik besteht Materie aus mehreren Arten an Teilchen, die sowohl Masse als auch Ausdehnung haben.

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Die bekanntesten Beispiele von Materialteilchen sind das Elektron, das Proton und das Neutron. Kombinationen dieser Partikel formen wiederum Atome. Es gibt mehr als 100 Arten verschiedener Atome und jedes davon bildet ein einzigartiges chemisches Element. Eine Kombination aus Atomen formt ein Molekül. Atome und/oder Moleküle können sich binden und einen Stoff bilden.

Materie kann in verschiedenen Aggregatzuständen vorkommen, die auch Phasen genannt werden. Die drei bekanntesten Zustände sind als fest, flüssig oder gasförmig bekannt. Ein einzelnes Element oder ein einzelner Stoff kann in mehreren Zuständen vorkommen. Das hängt von Temperatur und Druck ab. Weniger bekannte Zustände sind Plasma, Schaum und Bose-Einstein-Kondensat. Diese Zustände kommen unter bestimmten Umständen vor.

Verschiedene Arten an Materie können Substanzen bilden, die den Zutaten im Original nicht wirklich ähneln. Zum Beispiel wird aus Wasserstoff (ein gasförmiges Element) und Sauerstoff (ein weiteres gasförmiges Element) Wasser, das bei Raumtemperatur flüssig ist. Der Prozess einer solchen Kombination nennt sich chemische Reaktion. Zu einer chemischen Reaktion gehören Interaktionen zwischen Elektronen und Atomen. Der Nukleus oder Kern des Atoms ist nicht betroffen.

In einigen Situationen wird Materie in Energie umgewandelt. Dazu sind atomare Reaktionen notwendig, die auch als nukleare Reaktionen oder Kernreaktionen bekannt sind. Diese Art der Reaktion unterscheidet sich grundlegend von der chemischen Reaktion, weil dabei der Nukleus des Atoms verändert wird. Das bekannteste Beispiel einer Kernreaktion ist die Wasserstofffusion, die sich in der Sonne abspielt. Der immense Druck innerhalb der Sonne und anderen Sternen lässt Wasserstoffatome verschmelzen und dabei kommt Helium heraus. Bei diesem Prozess werden Teile der Masse in Energie verwandelt, gemäß der Formel

E = mc2

Dabei steht E für Energie in Joule, m ist die Masse in Kilogramm und c ist die Lichtgeschwindigkeit. In einem Vakuum beträgt sie ungefähr 299.792.458 Meter pro Sekunde.

In den vergangenen Jahren haben Wissenschaftler die Existenz einer Substanz nachgewiesen, die sich Antimaterie nennt. Das Elektron besitzt einen Antiteilchen-Zwilling, der sich Positron nennt. Die Masse ist gleich, die elektrische Ladung allerdings gegenteilig. Ähnlich dazu hat ein Proton einen Antimaterie-Zwilling, der sich Antiproton nennt. Beim Neutron ist es genauso und der Antimaterie-Zwilling heißt Antineutron. Trifft ein Materie-Teilchen auf sein Antiteilchen, werden beide anhand der genannten Formel in Energie umgewandelt. Dabei ist m die vereinte Masse von Teilchen und Antiteilchen. Kleine Mengen von Antimaterie haben sich im Labor isolieren lassen. Bisher hat es aber noch niemand geschafft, eine kontrollierte Reaktion von Materie und Antimaterie auszulösen. Bislang konnte aber auch noch keine unkontrollierte Reaktion mit nennenswerter Größe ausgelöst werden.

Diese Definition wurde zuletzt im Mai 2018 aktualisiert

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