Мы окружены материей. Фактически, мы ЕСТЬ материя. Все, что мы обнаруживаем во Вселенной, тоже материя. Это настолько фундаментально, что мы просто принимаем, что все состоит из материи.Это фундаментальный строительный блок всего: жизни на Земле, планеты, на которой мы живем, звезд и галактик. Обычно она определяется как все, что имеет массу и занимает определенный объем пространства.

На этом изображении показан небольшой участок скоплений галактик с очертаниями одной концентрации темной материи и частью другой, обведенной контурными линиями. Звезды и галактики состоят из правильной «светящейся» материи.

Строительные блоки материи называются «атомами» и «молекулами». Они тоже материя. Материя, которую мы можем обнаружить обычно, называется «барионной» материей. Однако существует другой тип материи, который нельзя обнаружить напрямую. Но ее влияние можно обнаружить. Она называется темной материей.

Обычная материя

Компьютерная иллюстрация модели атома, содержащей атомы, протоны, нейтроны и электроны. Это строительные блоки обычной материи.

Обычную материю или «барионную материю» легко изучать. Ее можно разбить на субатомные частицы, называемые лептонами (например, электронами) и кварками (строительные блоки протонов и нейтронов). Это то, что составляет атомы и молекулы, которые являются компонентами всего, от людей до звезд.

Обычное вещество светится, то есть электромагнитно и гравитационно взаимодействует с другим веществом и с излучением. Оно не обязательно светит так, как мы думаем о сияющей звезде. Оно может испускать другое излучение (например, инфракрасное).

Другой аспект, который возникает при обсуждении материи — это антивещество. Думайте о нем как об обратной стороне обычной материи (или, возможно, о ее зеркальном отображении). Мы часто слышим о нем, когда ученые говорят о реакциях материи и антивещества как об источниках энергии. Основная идея антивещества заключается в том, что у всех частиц есть античастица с одинаковой массой, но противоположным спином и зарядом. Когда вещество и антивещество сталкиваются, они уничтожают друг друга и создают чистую энергию в виде гамма-лучей. Это создание энергии, если бы его можно было использовать, предоставило бы огромное количество энергии любой цивилизации, которая могла бы придумать, как делать это безопасно.

Темная материя

В отличие от обычной материи, темная материя не светится. То есть он не взаимодействует электромагнитно и поэтому кажется темной (то есть не будет отражать и излучать свет). Точная природа темной материи не очень хорошо известна, хотя ее влияние на другие массы (например, галактики) было отмечено астрономами, такими как доктор Вера Рубин и другие. Однако ее присутствие можно обнаружить по гравитационному эффекту, который она оказывает на обычную материю. Например, ее присутствие может ограничивать движение звезд в галактике.

В настоящее время есть три основных возможности для «вещей», составляющих темную материю:

Связь между материей и излучением

Материя не существует во Вселенной без влияния, и между излучением и материей существует любопытная связь. Эта связь не была хорошо изучена до начала 20 века. Именно тогда Альберт Эйнштейн начал думать о связи между материей, энергией и излучением. Вот что он придумал: согласно его теории относительности масса и энергия эквивалентны. Если достаточное количество излучения (света) сталкивается с другими фотонами (другое слово для световых «частиц») достаточно высокой энергии, может быть создана масса. Этот процесс ученые изучают в гигантских лабораториях с помощью коллайдеров частиц. Их работа глубоко проникает в самую суть материи, в поисках мельчайших частиц, которые, как известно, существуют.

Итак, хотя излучение явно не считается материей (у него нет массы или объема, по крайней мере, четко определенным образом), оно связано с материей. Это потому, что излучение создает материю, а материя создает излучение (например, при столкновении материи и антивещества).

Темная энергия

Продвигая связь материи и излучения еще дальше, теоретики также предполагают, что в нашей Вселенной существует загадочное излучение. Оно называется темная энергия. Его природа совершенно не понятна. Возможно, когда мы поймем темную материю, мы также поймем природу темной энергии.