- Structure de la matière
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Matière
La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide, l'état liquide, l'état gazeux. La matière occupe de l'espace et possède une masse. Ainsi, en physique, tout ce qui a une masse est de la matière.
La matière ordinaire qui nous entoure est formée de baryons et constitue la matière baryonique. Cette définition exclut les bosons fondamentaux, qui transportent les quatre forces fondamentales, bien qu'ils aient une masse et/ou une énergie.
Sommaire
Les états de la matière
La matière peut se retrouver dans plusieurs états ou phases. Les trois états les plus connus sont solide, liquide et gazeux. Il existe aussi d'autres états un peu plus exotiques, tel que plasma, cristal liquide, condensat de Bose-Einstein, superfluide et fluide supercritique. Lorsque la matière passe d'un état à l'autre, elle effectue une transition de phase. Attention : un changement d'état n'est pas une transformation chimique ! Ce phénomène est étudié en thermodynamique via les diagrammes de phase. La transition de phase se produit lorsque certaines caractéristiques de la matière changent : pression, température, volume, densité, énergie, etc.
La matière en physique des particules
La matière au niveau fondamental est constituée de quarks et de leptons. Les quarks se combinent pour former des hadrons, principalement des baryons et des mésons via la force nucléaire forte, et sont présumés toujours confinés ainsi. Parmi les baryons se trouvent le proton (dont la charge électrique est positive) et le neutron (de charge électrique nulle), qui eux se combinent pour former les noyaux atomiques de tous les éléments chimiques du tableau périodique. Normalement, ces noyaux sont entourés d'un nuage d'électrons(de charge électrique négative et exactement opposée à celle du proton). L'ensemble formé par un noyau et un nuage qui comprend autant d'électrons négatifs que de protons positifs présents dans le noyau est un atome. Il est électriquement neutre, sinon, c'est un ion[1]. Les atomes peuvent s'agencer entre eux pour former des structures plus grosses et plus complexes, tel que les molécules. Une quantité de particules de matière s'exprime avec l'unité : la mole.
La chimie est la science qui étudie comment se combinent les noyaux et les électrons pour former divers éléments et molécules.Chaque particule d'atomes est associée à une (anti-)particule d'antimatière (par ex. électron-positron). Une particule d'antimatière se distingue de sa partenaire par le fait que toutes ses différentes "charges" (charge électrique, charge de couleur, spin, ...) sont opposées. Toutefois de telles particules possèdent la même masse.
Bien que les lois fondamentales de la physique n'indiquent pas une préférence pour la matière par rapport à l'antimatière, les observations cosmologiques indiquent que l'Univers est presque exclusivement constitué de matière[2], [3]La matière et la relativité
Les travaux d'Albert Einstein en relativité restreinte nous ont légué la fameuse formule E = mc², où E est l'énergie au repos d'un système, m est sa masse et c est la vitesse de la lumière dans le vide. Cela implique donc que la masse est équivalente à de l'énergie et vice-versa.
Ainsi par exemple lorsque plusieurs particules se combinent pour former des atomes, la masse totale (au repos) de l'assemblage est plus petite que la somme des masses des constituants (au repos) car en fait une partie de la masse des constituants est convertie en énergie de liaison, nécessaire pour assurer la cohésion de l'ensemble. On appelle ce phénomène le défaut de masse.
Ce même physicien a établi le lien entre la courbure de l'espace-temps et de la masse-énergie grâce à la théorie de la relativité générale : la masse (l'inertie) de la matière (ou une équivalence en énergie) courbe l'espace-temps et l'espace-temps "indique" les géodésiques à suivre, les trajectoires possibles. Ainsi, en relativité générale, la matière et l'énergie sont regroupées sous la même bannière et une façon d'en mesurer la quantité est d'observer la courbure de l'espace-temps qui les contient.La matière comme support d'information
Dans l'économie moderne, on produit de plus en plus d'informations, qui sont stockées et diffusées sur des supports d'information matériels.
Les principaux supports d'information sont le papier, et, de plus en plus, les équipements électroniques qui stockent de l'information (matériels informatiques, réseaux, bases de données, systèmes de gestion électronique des documents, systèmes de gestion de contenu, ou la diffusent (réseaux).
Dans ce qu'on appelle quelquefois l'économie de l'immatériel, on fait souvent passer l'information du support papier au support électronique dans un processus appelé dématérialisation. On voit que les termes économie de l'immatériel et dématérialisation sont peu appropriés, car en réalité on ne fait que changer le support de l'information. Le nouveau support, électronique, est lui aussi matériel.
On présente quelquefois la dématérialisation comme un avantage du point de vue du respect de l'environnement et du développement durable. Mais en réalité les choses ne sont pas si simples, car l'utilisation des deux types de supports d'information consomme de l'énergie et des ressources naturelles (bois pour le papier, métaux pour les équipements électroniques) et génère des déchets (les vieux papiers et les déchets électroniques).
Le bilan global n'est donc pas si simple à établir du point de vue de l'environnement et du développement durable.
Notes et références
- ↑ Un ion chargé positivement est appelé cation tandis qu'un ion chargé négativement est appelé anion.
- ↑ Cette dissymétrie drastique est communément attribué à une toute petite dissymétrie originelle due aux fluctuations quantiques avant l'époque de l'annihilation électrons-positrons.
- ↑ Sur ce dernier point toutefois, les observations récentes du fond diffus cosmologique effectuées par le satellite WMAP ont mis en évidence que la partie principale de la densité d'énergie de l'Univers n'est pas donnée par de la matière mais plutôt par l'énergie du vide appelée constante cosmologique.
Voir aussi
Articles connexes
Matière en physique et chimie
- Antimatière
- Matière sombre
- Matière organique
- Matière dégénérée
- État de la matière
- Quantité de matière
- Matière condensée
- Structure ondulatoire de la matière
Matière et support d'information
Philosophe
- Matérialisme (philosophie)
- Ne pas confondre avec Matériau, qui est le type, la sorte ou la classe de matière utilisée pour réaliser une pièce.
Liens externes
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