Hmota

Vo filozofii predstavuje hmota beztvarý substrát všetkých vecí, ktorý existuje len potenciálne a z ktorého sa vytvára realita. V zmysle obsahu sa hmota používa aj v protiklade k forme.

Vo fyzike sa hmota bežne definuje ako látka, z ktorej sa skladajú fyzikálne objekty, pričom sa nepočíta príspevok rôznych energií alebo silových polí, ktoré sa zvyčajne nepovažujú za hmotu ako takú (hoci môžu prispievať k hmotnosti objektov). Hmota tvorí väčšinu pozorovateľného vesmíru, hoci svetlo sa za hmotu bežne nepovažuje. Bohužiaľ, na vedecké účely je pojem „hmota“ definovaný trochu voľne.

Vo fyzike sa používa voľná definícia hmoty, ktorá pomerne dobre zodpovedá tomu, čo sa hovorovo nazýva „hmota“, a to, že hmota je všetko, čo sa skladá z častíc nazývaných elementárne fermóny. Hmota zaberá priestor a má hmotnosť (preto podľa tejto definície nie každá hmota je hmotou, ale každá hmota má hmotnosť).
Hmota sa po začlenení do častíc v rámci objemovej látky javí prevažne ako atómy, ktoré sa skladajú z protónov, neutrónov a elektrónov.

Na rozdiel od fermiónov sa meracie bozóny (medzi ktoré patrí aj fotón), ktoré sprostredkúvajú štyri základné sily, zvyčajne nepovažujú za hmotu, hoci majú energiu a niektoré z nich (W a Z bozóny) majú aj hmotnosť.

Keďže hmota sa skladá z fermiónov, musí byť zložená z kvarkov a leptónov. Existuje šesť typov kvarkov (zvláštny, charm, horný, dolný, horný a dolný), ktoré sa prostredníctvom silnej interakcie spájajú do hadrónov, predovšetkým baryónov a mezónov, a predpokladá sa, že sú v skutočnosti vždy ohraničené. Medzi baryóny patria protón a neutrón, ktoré sa ďalej spájajú a vytvárajú jadrá všetkých prvkov periodickej tabuľky. Zvyčajne sú tieto jadrá obklopené mrakom elektrónov. Jadro s toľkými elektrónmi ako protónmi, ktoré je teda elektricky neutrálne, sa nazýva atóm, inak je to ión.

Doporučujeme:  Ľudia

Vo voľnom objeme môže hmota existovať v niekoľkých rôznych fázach v závislosti od hustoty častíc a hustoty energie, prípadne tlaku a teploty. Medzi tieto fázy patria plyny, plazma, kvapaliny, tekutiny, supratekuté látky, pevné látky a Boseho-Einsteinove kondenzáty. Pri zmene podmienok môže hmota prejsť z jednej fázy do druhej. Tieto javy sa nazývajú fázové prechody a ich energetika sa skúma v oblasti termodynamiky. V malých množstvách môže hmota vykazovať vlastnosti, ktoré sú úplne odlišné od vlastností objemového materiálu.

Homogénna hmota má určité zloženie a vlastnosti a akékoľvek jej množstvo má rovnaké zloženie a vlastnosti. Môže byť zmesou, ako napríklad mosadz, alebo prvkom, ako napríklad čisté železo. Heterogénna hmota, napríklad žula, nemá definitívne zloženie.

V chémii sa hmota často obmedzuje na chemické látky. Pre chemické reakcie a chemické vlastnosti látky sú dôležité len elektróny a jadrá určujú hmotnosť atómov. Ostatné fermóny sú pre chémiu irelevantné.

Fázy sa niekedy nazývajú stavy hmoty, ale tento termín môže viesť k zámene s termodynamickými stavmi. Napríklad dva plyny udržiavané pri rôznych tlakoch sú v rôznych termodynamických stavoch, ale v rovnakom „stave hmoty“.

V časticovej fyzike je antihmota hmota, ktorá sa skladá z antičastíc tých, ktoré tvoria normálnu hmotu. Ak sa častica a jej antičastica dostanú do vzájomného kontaktu, obe anihilujú, t. j. obe sa môžu premeniť na iné častice s rovnakou energiou v súlade s Einsteinovou rovnicou E = mc2. Vznikajú tak vysokoenergetické fotóny (gama žiarenie) alebo iné páry častica-antičastica. Vzniknuté častice majú kinetickú energiu rovnajúcu sa rozdielu medzi pokojovou hmotnosťou produktov anihilácie a pokojovou hmotnosťou pôvodného páru častica-antičastica, ktorá je často pomerne veľká.

Antihmota sa na Zemi prirodzene nevyskytuje, iba veľmi krátko a v mizivých množstvách (ako výsledok rádioaktívneho rozpadu alebo kozmického žiarenia). Je to preto, že antihmota, ktorá by sa na Zemi objavila mimo vhodného fyzikálneho laboratória, by sa takmer okamžite stretla s bežnou hmotou, z ktorej je Zem zložená, a bola by anihilovaná. Antičastice a niektoré stabilné druhy antihmoty (napríklad antivodík) možno vyrobiť v nepatrných množstvách, ale nie v takom množstve, aby sa dalo urobiť viac než otestovať niekoľko jej teoretických vlastností.

Doporučujeme:  Alan Boneau

Vo vede aj vo vedeckej fantastike sa vedú rozsiahle špekulácie o tom, prečo je pozorovateľný vesmír zjavne takmer celý tvorený hmotou, či sú iné miesta namiesto toho takmer celé tvorené antihmotou a čo by bolo možné, keby sa antihmota dala využiť, ale v súčasnosti je zjavná asymetria hmoty a antihmoty vo viditeľnom vesmíre jedným z najväčších nevyriešených problémov fyziky. Možné procesy, ktorými vznikla, sa podrobnejšie skúmajú v časti baryogenéza.

V kozmológii väčšina modelov raného vesmíru a veľkého tresku vyžaduje existenciu tzv. tmavej hmoty. Táto hmota by mala mať energiu a hmotnosť, ale NEBOLA by zložená z elementárnych fermiónov (ako je uvedené vyššie) ALEBO z meracích bozónov. Ako taká by sa skladala z častíc, ktoré súčasná veda nepozná. Jej existencia je v tejto chvíli len odvodená.