Materjal on palju määratlusi, kuid kõige tavalisem on, et selles on mis tahes aine mass ja võtab ruumi. Kõik füüsilised objektid koosnevad ainest, vormis aatomid, mis omakorda koosnevad prootonitest, neutronitest ja elektronidest.
Idee, et mateeria koosnes ehitusplokkidest või osakestest, pärines kreeka filosoofide Democrituselt (470-380 eKr) ja Leucippuselt (490 eKr).
Näited mateeriast (ja mis pole oluline)
Aine on üles ehitatud aatomitest. Kõige põhilisem aatom, vesiniku isotoop tuntud protumina, on üks prooton. Ehkki mõned teadlased ei pea subatomaatilisi osakesi alati mateeria vormideks, võiksite pidada Protiumit erandiks. Mõned inimesed peavad elektronid ja neutronid samuti mateeria vormideks. Vastasel juhul koosneb mis tahes aatomitest ehitatud aine ainest. Näited:
- Aatomid (vesinik, heelium, kalifornium, uraan)
- Molekulid (vesi, osoon, gaasiline lämmastik, sahharoos)
- Ioonid (Ca2+, Nii42-)
- Polümeerid ja makromolekulid (tselluloos, kitiin, valgud, DNA)
- Segud (õli ja vesi, sool ja liiv, õhk)
- Keerulised vormid (tool, planeet, pall)
Kui prootonid, neutronid ja elektronid on aatomite ehitusplokid, siis need osakesed põhinevad ise fermioonidel. Kvarke ja leptoneid ei peeta tavaliselt mateeria vormideks, ehkki nad sobivad selle mõiste teatud määratlustega. Enamikul tasanditel on kõige lihtsam öelda, et asi koosneb aatomitest.
Antimaterjal on endiselt mateeria, kuigi osakesed hävitavad tavalise aine, kui nad üksteisega kokku puutuvad. Antimaterjal eksisteerib Maal looduslikult, ehkki äärmiselt väikestes kogustes.
Siis on asju, millel puudub mass või vähemalt puudub puhkemass. Asjad, mis pole tähtsad, on järgmised:
- Valgus
- Heli
- Kuumus
- Mõtted
- Unistused
- Emotsioonid
Footonid neil pole massi, nii et nad on näide millestki füüsikas, mis see on mitte koosneb ainest. Neid ei peeta traditsioonilises tähenduses ka "objektideks", kuna need ei saa statsionaarses olekus eksisteerida.
Materiaalsed faasid
Aine võib esineda erinevates faasides: tahke, vedel, gaas või plasma. Enamik aineid võib nende faaside vahel liikuda, sõltuvalt sellest, kui palju soojust materjal neelab (või kaotab). Materjalil on täiendavaid olekuid või faase, sealhulgas Bose-Einsteini kondensaadid, fermioonsed kondensaadid ja kvark-glüooni plasma.
Matter versus Mass
Pange tähele, et kuigi oluline omab massi ja massiivsed objektid sisaldavad ainet, pole need kaks mõistet täpselt sünonüümid, vähemalt füüsikas. Ainet ei säilitata, samas kui mass säilib suletud süsteemides. Spetsiaalse relatiivsusteooria järgi võib mateeria suletud süsteemis kaduda. Mass seevastu ei pruugi kunagi olla loodud ega hävinud, ehkki seda saab muundada energiaks. Massi ja energia summa jääb suletud süsteemis konstantseks.
Füüsikas on üks viis massi ja mateeria eristamiseks määratleda aine kui ainet, mis koosneb osakestest, millel on puhkemass. Isegi nii ilmutab füüsika ja keemia ainet laine-osakeste kahesust, seega on sellel nii lainete kui ka osakeste omadused.