Matéria é uma substância que tem inércia e ocupa espaço físico. De acordo com a física moderna, a matéria consiste em vários tipos de partículas, cada uma com massa e tamanho.
Os exemplos mais familiares de partículas materiais são o elétron, o próton e o nêutron. Combinações destas partículas formam átomos. Existem mais de 100 tipos diferentes de átomos, cada tipo constituindo um elemento químico único. Uma combinação de átomos forma uma molécula. Os átomos e/ou moléculas podem se unir para formar um composto.
Matéria pode existir em vários estados, também chamados fases. Os três estados mais comuns são conhecidos como sólidos, líquidos e gasosos. Um único elemento ou composto de matéria pode existir em mais do que um dos três estados, dependendo da temperatura e da pressão. Os estados menos familiares da matéria incluem plasma, espuma e condensado de Bose-Einstein. Estes estados ocorrem sob condições especiais.
Diferentes tipos de matéria podem combinar-se para formar substâncias que podem não se assemelhar a nenhum dos ingredientes originais. Por exemplo, hidrogénio (um elemento gasoso) e oxigénio (outro elemento gasoso) combinam-se para formar água (um composto líquido à temperatura ambiente). O processo de tal combinação é chamado de reação química. Uma reacção química envolve interacções entre os electrões dos átomos, mas não afecta os núcleos dos átomos.
Em algumas situações, a matéria é convertida em energia por reacções atómicas, também conhecidas como reacções nucleares. Este tipo de reacção é fundamentalmente diferente da reacção química porque envolve alterações nos núcleos dos átomos. O exemplo mais comum de uma reacção atómica é a fusão de hidrogénio que ocorre no interior do Sol. A imensa pressão dentro do sol, e dentro de outras estrelas, força os átomos de hidrogênio a formar átomos de hélio. Neste processo, uma parte da massa é convertida em energia de acordo com a fórmula
>i>E = mc 2
onde E é a energia em joules, m é a massa em quilogramas, e c é a velocidade da luz, que é aproximadamente 2.99792 x 10 8 metros por segundo em um vácuo.
Nos últimos anos, os cientistas têm confirmado a existência de uma substância chamada antimatéria. O elétron tem um gêmeo antipartícula chamado positron, com massa igual, mas carga elétrica oposta. Da mesma forma, o próton tem um gêmeo antimatéria chamado antiproton, e o nêutron tem um gêmeo antimatéria chamado antineutron. Se uma partícula de matéria encontra a sua antipartícula, ambas são convertidas inteiramente em energia de acordo com a fórmula acima, onde m é a massa combinada da partícula e da antipartícula. Pequenas quantidades de antimatéria foram isoladas em condições laboratoriais, mas ainda ninguém conseguiu criar uma reação controlada de matéria/antimatéria, ou mesmo uma reação descontrolada de tamanho significativo.