物質

バリオン物質

日常生活で目にすることのできる物質のほとんどは、バリオン物質である。この中には原子も含まれ、原子には質量という性質があります。非バリオン物質とは、その名の通り、主にバリオンで構成されていない物質である。ニュートリノや自由電子、超対称性粒子のような暗黒物質、アクシオン、ブラックホールなどがこれにあたる。

バリオンの存在そのものが、宇宙論における重要な問題である。ビッグバンでは、バリオンと反バリオンが同量に存在する状態が作られたと仮定されている。バリオンが反粒子より多くなる過程をバリオジェネシスと呼び、バリオンが反粒子より多くなる過程をバリオジェネシスと呼ぶ。

物質の性質

物質は、感覚を通して直接体験することができます。質量、体積、密度といった測定可能な性質や、味、香り、色といった質的な性質を持っている。

物質の例

銀河、星や惑星、岩石、水や空気など、宇宙に存在するすべての物体は物質でできています。植物、動物、人間などの生物も物質でできています。

物理学では、宇宙には物質でないものも含まれており、静止質量を持たない素粒子もある。身近なところでは、光子（光などの電磁波）がその例である。

物質には静止質量以外に、物質ではないが運動エネルギー、熱、光、音波などをやり取りすることで相互作用を可能にするエネルギーが含まれていることがある。

物理学以外の分野では、物質でもエネルギーでもないものがたくさんあり得ます。例えば、感情を経験したり、アイデアを持ったりすることができる。

構成比

物質をどんどん小さくしていくことで、物質の構造や組成を調べていく。したがって、生物は細胞から構成されている。細胞は、原子が結合した集合体である分子から構成されています。そして、原子は素粒子の集合体である。

物質の状態

また、物理学者は物質を「状態」と呼ばれるいくつかの大きなカテゴリーに分類しており、それぞれ全く異なる性質を持っている。

• 固体は、分子や原子が強く結合した物質で、動かしても形状を保つ性質がありますが、応力によって変形することがあります。例：岩、テーブル、ナイフ、氷の塊など。
• 流体とは、分子や原子が弱く結合した物質量である。適切な形状を有していない。流体には2つのタイプがあります。
• 液体とは、固体のように凝縮された物質であるが、構成要素（分子、原子）間の結合により、バルクではくっついたまま、互いに動くことができるもので、明確な表面を保っている。液体は、その中に入っている物質の形状を取り込んでいる。例：水、油、血液、溶岩、清涼飲料水など。
• 気体とは、構成元素（分子、原子）間の結合が緩い、あるいは弱いため、互いに独立して動くことができる物質量である。気体は表面を持たず、体積全体を占めるように膨張する性質がある。例：空気、水蒸気、ヘリウム。
• プラズマは電離した物質でできており、主に科学者が関心を寄せるものである。例：地球の電離層、太陽のコロナなど。プラズマ中の粒子は、液体と気体の中間のような状態です。粒子は液体のように自由に動き、気体のように引力は弱い。このような物質の状態は、完全には解明されていない。プラズマの例として、雷を挙げることができる。
• ボース・アインシュタイン凝縮（BEC）は、ボゾンの希薄な気体を絶対零度（0 Kまたは-273.15 ℃）に極めて近い温度に冷却した物質状態である。

ある量の物質が、温度と圧力によって、ある状態から別の状態に変化することがあります。地球上では、水は固体（氷）、液体（湖、海）、気体（水蒸気）の3つの状態で同時に存在することができます。

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