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Materie

Materie (lat. materia „Stoff“) ist eine allgemeine Bezeichnung für alles Stoffliche, was uns umgibt und aus dem wir selbst bestehen. Im physikalischen Sinne ist Materie alles, was aus elementaren Fermionen aufgebaut ist (im Standardmodell der Teilchenphysik sind das die Quarks und Leptonen). Im philosophischen Sinn bezeichnet Materie die objektive Realität, die von unseren Sinnen abgebildet oder widergespiegelt wird (W.I. Lenin, Materialismus und Empiriokritizismus. Berlin 1962).

Die definierenden Eigenschaften von Materie sind Masse, Raumbedarf, Struktur und innere Thermische Energie. Unter Materie im weiteren Sinne werden sowohl Materie im engeren Sinne wie auch Antimaterie zusammengefasst.

Inhaltsverzeichnis

Allgemeines

Materie ist aus Atomen aufgebaut, welche wiederum Moleküle bilden können.

Atome bestehen wiederum aus Protonen, Neutronen und Elektronen, den Elementarteilchen, die man häufig auch mit dem Begriff Materie gleichsetzt.

Aggregatzustände

Es gibt mehrere Erscheinungsformen (Aggregatzustände) von Materie:

Es wird diskutiert, die Aggregatzustände fest und flüssig durch die Begriffe kristallin und amorph zu beschreiben. Beide Anschauungen haben jedoch Vor- und Nachteile.

Wenn Materie von einem Aggregatzustand in den anderen übergeht, dann wird die innere Ordnung der Materie stark verändert. Die Entropie kann sich dabei auch bei gleichbleibender Temperatur stark verändern. Diese Phasenübergangsphänomene werden von der Thermodynamik untersucht.

Entstehung der Materie

Beim Urknall wurden große Energiemengen freigesetzt, und die expandierende vierdimensionale Raumzeit entstand.

Diese gewaltigen Energiemengen führten zur Entstehung großer Mengen an dicht gepackten Elementarteilchen. In der so genannten Hadronen-Ära zwischen 10-32 und 10-4 Sekunden nach dem Urknall entstanden die ersten stabilen Protonen und Neutronen.

In der so genannten Leptonen-Ära darauf bis zur 1. Sekunde nach dem Urknall, entstanden die ersten stabilen Elektronen. Bis in diese Zeit vernichteten sich Materie und Antimaterie gegenseitig. Letztlich blieb ein Rest Materie zurück.

In der folgenden Strahlungs-Ära entstanden Wasserstoff (auch: Protium), Deuterium und Tritium.

Eine Million Jahre nach dem Urknall begann die heutige Materie-Ära. Die Wasserstoffwolken bildeten Galaxien und Sterne, und in jenen fusionierte der Wasserstoff zu Helium bis Kohlenstoff und Eisen, den in unserem Universum verbreitetsten chemischen Elementen.

Man vermutet, dass durch die Kollision von Neutronensternen, aber insbesondere auch in Supernovae weitere, schwerere, seltenere Elemente entstanden sind, wie Gold, Blei und Uran.

Eigenschaften von Materie

Materie hat einige wichtige Eigenschaften:

Komplikationen

Mit der Entwicklung der Speziellen Relativitätstheorie und der Quantenmechanik stellte Albert Einstein die bekannte Formel E = mc² (Energie = Masse * Lichtgeschwindigkeit²) auf. Hierdurch kann man auch elektromagnetischer Strahlung (Licht, Wärmestrahlen etc.), deren Elementarteilchen, das Photon, keine Ruhemasse hat, eine 'dynamische' Masse zuordnen.

Umgekehrt haben auch massive Materieteilchen Welleneigenschaften (siehe Materiewelle). Beispielsweise hat ein Elektronenstrahl eine von der Energie der Elektronen abhängige De-Broglie-Wellenlänge (nach Louis Victor de Broglie). Man spricht vom Welle-Teilchen-Dualismus.

Daher wird die Bedingung, dass Materie Masse haben muss, durch die Bedingung, dass Materie Ruhemasse haben muss, ersetzt.

Zusammenfassend kann man sagen, dass Materie aus Atomen besteht, welche wiederum aus Fermionen aufgebaut sind.

Keine Materie, Dunkelmaterie

In der relativistischen Astrophysik diskutiert man gegenwärtig (2007) den Unterschied zwischen sichtbarer „gewöhnlicher“ Materie, die nur einen kleinen Teil (ca. 4%) des Universums einnimmt, und der sog. Dunkelmaterie, die nur gravitativ wirkt, aber ca. 23% des Universums umfasst (siehe auch den Artikel WIMP); in noch stärkerem Maße gilt die Diskussionsbedürftigkeit hinsichtlich der sog. Dunklen Energie (ca. 73%).

Literatur

Siehe auch

 Wikiquote: Materie – Zitate
 Wiktionary: Materie – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen und Grammatik