Materia (fisica): differenze tra le versioni

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[[File:Helium_atom_QM.svg|thumb|Atomo di [[elio]]]]

[[File:HAtomOrbitals.png|thumb|[[Orbitali atomici]]]]

In [[fisica classica]], con il termine '''materia''', si indica genericamente qualsiasi oggetto che abbia [[massa (fisica)|massa]] e che occupi [[spazio (fisica)|spazio]]; oppure, alternativamente, la sostanza di cui gli oggetti fisici sono composti, escludendo quindi l'[[energia]], che è dovuta al contributo dei [[Campo di forze|campi di forze]].

Questa definizione, sufficiente per la fisica macroscopica, oggetto di studio della [[meccanica (fisica)|meccanica]] e della [[termodinamica]], non si adatta bene alle moderne teorie nel campo microscopico, proprie della [[fisica atomica]] e [[fisica delle particelle|subatomica]]. Ad esempio, lo spazio occupato da un oggetto è prevalentemente vuoto, dato il grande rapporto (≈<math>10^5</math>) tra il raggio medio delle [[Orbitale atomico|orbite elettroniche]] e le dimensioni tipiche di un [[nucleo atomico]]; inoltre, la [[Legge della conservazione della massa (fisica)|legge di conservazione della massa]] è fortemente violata su scale subatomiche.

In questi ambiti, si può invece adottare la definizione che la materia è costituita da una certa classe di particelle, che sono le più piccole e fondamentali entità fisicamente rilevabili: queste particelle sono dette ''[[Fermione|fermioni]]'' e seguono il [[principio di esclusione di Pauli]], il quale stabilisce che non più di un fermione può esistere nello stesso stato quantistico. A causa di questo principio, le particelle che compongono la materia non si trovano tutte allo stato di energia minima e per questa ragione è possibile creare strutture stabili di assemblati di fermioni.

Particelle della classe complementare, dette ''[[Bosone (fisica)|bosoni]]'', costituiscono invece i [[Campo (fisica)|campi]]. Essi possono quindi essere considerati gli agenti che operano gli assemblaggi dei fermioni o le loro modificazioni, interazioni e scambi di energia. Una metafora non del tutto corretta da un punto di vista fisico, ma efficace e intuitiva, vede i fermioni come i mattoncini che costituiscono la materia dell'universo, e i bosoni come le colle o i cementi che li tengono assieme per costituire la realtà fisica.

== Etimologia ==

Il termine ''materia'' deriva dall'equivalente latino ''materia'', ma può essere ricondotto direttamente anche al termine latino ''mater'', che significa ''madre''. L'etimologia del termine lascia quindi intuire come la materia possa essere considerata il fondamento costituente di tutti i corpi e di tutte le cose: la sostanza prima di cui tutte le altre sostanze sono formate. Il termine [[materia (filosofia)|materia]] deriva dal gergo filosofico.