Aine , eli materia ( lat. materia ) maaritellaan usein substanssiksi , josta havaittavat fysikaaliset objektit ja maailmankaikkeus koostuvat. Valo, energian aiheuttamat ilmiot ja voimat eivat ole ainetta. Havaittu aine koostuu atomeista , jotka koostuvat edelleen pienemmista osasista.

Kaikki aine koostuu alkuaineista tai niiden yhdisteista . Kemiallisissa reaktioissa alkuaineet eivat muutu toisiksi alkuaineiksi, mutta ne voivat sitoutuva toisiinsa siten, etta syntyy uusia yhdisteita. Vastaavasti yhdisteet voivat hajota toisiksi yhdisteiksi ja/tai alkuaineiksi. Kemiallisessa reaktiossa alku-aineiden ja yhdisteiden kokonais massa sailyy. Tata sanotaan aineen haviamattomyyden laiksi . Ydinreaktioissa alkuaineetkin muuttuvat toisiksi alkuaineiksi. Talloin yleensa vapautuu myos energiaa, joka on pois kokonaismassasta.

Maailmankaikkeudesta hieman alle 30 % on ainetta ja noin 70 % on pimeaa energiaa . ^[1] Aineen katsotaan jaaneen jaljelle symmetriarikon ansiosta alkurajahdyksen jalkeisessa baryonigeneesissa noin 13,7 miljardia vuotta sitten. ^[2] Aine esiintyy maailmankaikkeudessa paaosin kolmessa olomuodossa ; kiinteana , nesteena ja kaasuna , seka lisaksi plasmana , jonka asema aineen olomuotona on kuitenkin kiistanalainen. Aineen vastakohta on antiaine .

Nykytieteen kasitys aineesta [ muokkaa | muokkaa wikitekstia ]

Klassinen "aine" koostuu fermioneista , joita ovat kvarkit ja leptonit . Kvarkkeja tunnetaan kuusi lajia, joiden nimet ovat ylos , alas , huippu , pohja , outo ja lumo . Kvarkkeja ei esiinny vapaina, vaan ne ovat aina yhtyneina joko kolmen kvarkin muodostamiksi hadroneiksi tai yhden kvarkin ja yhden antikvarkin muodostamiksi mesoneiksi .

Kaikki tavallinen aine muodostuu atomeista . Atomin ytimen muodostavat protonit ja neutronit , joista kaytetaan yhteisnimitysta nukleoni . Molemmat muodostuvat kolmesta kvarkista. Protoni koostuu kahdesta ylos-kvarkista ja yhdesta alas-kvarkista , neutroni sen sijaan yhdesta ylos- ja kahdesta alas-kvarkista. Koska ylos-kvarkin sahkovaraus on +2/3 alkeisvarausyksikkoa e ja alas-kvarkin -1/3 e , on protonin varaus +1 e ja neutronilla ei ole varausta. Muita kvarkkeja ei tavallisessa aineessa esiinny, mutta esimerkiksi hiukkaskiihdyttimilla niita on voitu tuottaa.

Atomin ydinta kiertavat elektronit , jotka kuuluvat leptoneihin. Elektronin sahkovaraus on -1 alkeisvarausyksikkoa. Atomissa on normaalisti yhta monta elektronia kuin sen ytimessa on protoniakin, joten se on sahkoisesti neutraali. Jos elektronien lukumaara poikkeaa protonien maarasta, on kyseessa sahkoisesti varautunut ioni . Atomit yhdistyvat edelleen kemiallisilla sidoksilla molekyyleiksi ja nama edelleen nesteiksi ja kiinteiksi aineiksi .

Elektronin ohella on olemassa muitakin leptoneja: myoni ja tau -hiukkanen seka kolme lajia neutriinoja . Naita esiintyy kuitenkin lahinna vain kosmisessa sateilyssa .

Fermionien lisaksi on olemassa toinenkin alkeishiukkasryhma : bosonit . Ne valittavat vuorovaikutuksia aineen perushiukkasten valilla. Bosoneja ovat mesonit , gluonit ja fotonit . Mesonit ja gluonit ovat vahvan vuorovaikutuksen seka fotonit sahkomagneettisen vuorovaikutuksen valittajahiukkasia. Heikkoa vuorovaikutusta valittaa W-bosoni . Teorian edellyttamia, mutta viela loytymattomia bosoneja ovat Higgsin hiukkanen seka gravitoni . Higgsin hiukkasen on paatelty selittavan kaikkien alkeishiukkasten massan, gravitonin puolestaan olevan painovoimaa eli gravitaatiota valittava hiukkanen .

Higgsin bosonia vastaava hiukkanen on loydetty CERNin LHC -hankkeessa 4. heinakuuta 2012. ^{[3] [4]}

Supersymmetriateoria [ muokkaa | muokkaa wikitekstia ]

Kaikille hiukkasille oletetaan loytyvan antihiukkanen supersymmetriateorian perusteella siten, etta jokaisella hiukkasella on vastaava antihiukkanen . Useat naista on havaittu, ennen kaikkea anti kvarkit ylos ja alas , seka anti elektroni eli positroni . Antiprotoni ja antineutroni ovat kolmen antikvarkin yhdistelmia. Nain ollen on teoreettisesti mahdollista konstruoida esimerkiksi antivety, jonka atomissa olisi ytimena antiprotoni ja sen ymparilla positroni.

Pimea aine [ muokkaa | muokkaa wikitekstia ]

Maailmankaikkeuden massasta oletetaan huomattavan osan olevan niin sanottua pimeaa ainetta . Pimeaa ainetta ei ole voitu suoranaisesti havaita, mutta sen olemassaolo on paatelty tahtitieteellisesti sen gravitaatiovaikutuksen avulla.

Pimea energia [ muokkaa | muokkaa wikitekstia ]

Pimea energia on luonteeltaan tarkemmin tuntematon energian muoto, jonka tiedetaan kiihdyttavan maailmankaikkeuden laajenemista. Merkitykseltaan sen voidaan sanoa vastaavan Einsteinin yleisen suhteellisuusteorian varhaisimmissa versioissa esiintynytta kosmologista vakiota . Myohemmin Einstein tosin poisti kosmologisen vakion yhtaloistaan, mutta uudempien tutkimusten perusteella se olisi niihin palautettava.

Lahteet [ muokkaa | muokkaa wikitekstia ]

Kirjallisuutta [ muokkaa | muokkaa wikitekstia ]

• Karttunen, Hannu:  Fysiikka . Tiedetta kaikille. Ursan julkaisuja 89. Helsingissa: Tahtitieteellinen yhdistys Ursa, 2006. ISBN 952-5329-32-1 .