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 electrão, o protão e o neutrónico. 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 juntar-se 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, o hidrogénio (um elemento gasoso) e o oxigénio (outro elemento gasoso) combinam-se para formar água (um composto líquido à temperatura ambiente). O processo de tal combinação é chamado de reacção 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 hidrogénio a formar átomos de hélio. Neste processo, parte da massa é convertida em energia de acordo com a fórmula
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 num vácuo.
Nos últimos anos, os cientistas confirmaram a existência de uma substância chamada antimatéria. O electrão tem um duplo antipartícula chamado positrónico, com massa igual mas com carga eléctrica oposta. Da mesma forma, o protão tem um gémeo antimatéria chamado antiprotão, e o neutron tem um gémeo antimatéria chamado antineutrão. 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 reacção controlada de matéria/antimatéria, ou mesmo uma reacção não controlada de tamanho significativo.