Vi är omgivna av materia. I själva verket är vi materia. Allt vi upptäcker i universum är också materia. Det är så grundläggande att vi helt enkelt accepterar att allt är gjord av materia. Det är det grundläggande byggstenen i allt: liv på jorden, planeten vi lever på, stjärnorna och galaxerna. Det definieras vanligtvis som allt som har massa och upptar en volym av utrymme.
Materialets byggstenar kallas "atomer" och "molekyler." De är också viktiga. Den fråga vi normalt kan upptäcka kallas "baryonisk" materia. Men det finns en annan typ av materia där ute, som inte kan upptäckas direkt. Men dess inflytande kan. Det kallas mörk materia.
Det är lätt att studera normal materia eller "baryonic materia". Det kan delas upp i subatomära partiklar som kallas leptoner (till exempel elektroner) och kvarkar (byggstenarna för protoner och neutroner). Det är dessa som utgör atomer och molekyler som är komponenterna i allt från människor till stjärnor.
Normal materia är lysande, det vill säga den interagerar elektromagnetiskt och gravitationellt med annan materia och med strålning. Det lyser inte nödvändigtvis som om vi tänker på en stjärna som lyser. Det kan avge annan strålning (t.ex. infraröd).
En annan aspekt som kommer upp när materien diskuteras är något som kallas antimateria. Tänk på det som motsatsen till normal materia (eller kanske en spegelbild) av den. Vi hör ofta om det när forskare talar om materia / antimaterialreaktioner som kraftkällor. Grundidén bakom antimateria är att alla partiklar har en antipartikel som har samma massa men motsatt vridning och laddning. När materie och antimateria kolliderar förintar de varandra och skapar ren energi i form av gammastrålar. Den skapandet av energi, om den skulle kunna utnyttjas, skulle ge enorma mängder kraft för alla civilisationer som kan räkna ut hur man gör det på ett säkert sätt.
Till skillnad från normal materia är mörk materia material som inte är ljus. Det vill säga att den inte interagerar elektromagnetiskt och därför verkar den mörk (dvs att den inte reflekterar eller avger ljus). Den exakta naturen hos mörk materia är inte välkänd, även om dess effekt på andra massor (som galaxer) har noterats av astronomer som Dr. Vera Rubin och andra. Emellertid kan dess närvaro detekteras av den gravitationella effekten den har på normal materia. Till exempel kan dess närvaro begränsa stjärnorna i en galax till exempel.
För närvarande finns det tre grundläggande möjligheter för "saker" som utgör mörk materia:
Materie existerar inte exakt utan inflytande i universum och det finns en nyfiken koppling mellan strålning och materia. Den förbindelsen förstod inte väl förrän i början av 1900-talet. Det var då Albert Einstein började tänka på sambandet mellan materia och energi och strålning. Här är vad han kom på: enligt hans relativitetsteori är massa och energi likvärdiga. Om tillräckligt med strålning (ljus) kolliderar med andra fotoner (ett annat ord för ljus "partiklar") med tillräckligt hög energi, kan massa skapas. Denna process är vad forskare studerar i jättelaboratorier med partikelkolliderare. Deras arbete djuper djupt in i materiens hjärta och söker efter de minsta partiklarna som är kända för att existera.
Så även om strålning inte uttryckligen betraktas som materia (den har inte massa eller upptar volym, åtminstone inte på ett väldefinierat sätt), är den kopplad till materien. Detta beror på att strålning skapar materia och materie skapar strålning (som när materia och antimaterial kolliderar).
Genom att ta saken-strålningsförbindelsen ett steg längre föreslår teoretiker också att en mystisk strålning finns i vårt universum. Det heter mörk energi. Dess natur förstås inte alls. Kanske när mörk materia förstås kommer vi också att förstå arten av mörk energi.
Redigerad och uppdaterad av Carolyn Collins Petersen.