|
[[Kuva:Sciences exactes.svg|thumb|250px|Taiteilijan näkemys aineen perusosan, atomin, rakenteesta.]]
'''Aine''' ({{k-la|materia}}) määritellään usein [[substanssi]]ksi, josta havaittavat fysikaaliset objektit ja maailmankaikkeus koostuvat. Valo, energian aiheuttamat ilmiöt ja voimat eivät ole ainetta. Havaittu aine koostuu [[atomi|atomeista]], jotka koostuvat edelleen pienemmistä osasista. ▼
▲'''Aine''' ({{k-la|materia}}) määritellään usein [[substanssi]]ksi, josta havaittavat fysikaaliset objektit ja maailmankaikkeus koostuvat. Valo, energian aiheuttamat ilmiöt ja voimat eivät ole ainetta. Havaittu aine koostuu [[ atomiAtomi|atomeista]], jotka koostuvat edelleen pienemmistä osasista.
Kaikki aine on joko jotakin [[alkuaine]]tta tai alkuaineiden muodostamia [[yhdiste|yhdisteitä]]. [[Kemiallinen reaktio|Kemiallisissa reaktioissa]] alkuaineet eivät muutu toisiksi alkuaineiksi, mutta ne sitoutuvat toisiinsa aikaisemmasta poikkeavalla tavalla siten, että syntyy uusia yhdisteitä tai yhdisteet hajoavat. Tällöin lisäksi aineiden yhteenlaskettu [[massa]] säilyy, mitä sanotaan [[aineen häviämättömyyden laki|aineen häviämättömyyden laiksi]]. [[Ydinreaktio]]issa alkuaineetkin muuttuvat toisiksi alkuaineiksi. ▼
▲Kaikki aine on joko jotakinkoostuu [[alkuaine]] ttaista tai alkuaineidenniiden muodostamiamuodostamista [[yhdiste |yhdisteitä]] istä. [[Kemiallinen reaktio|Kemiallisissa reaktioissa]] alkuaineet eivät muutu toisiksi alkuaineiksi, mutta ne sitoutuvat toisiinsa aikaisemmasta poikkeavalla tavalla siten, että syntyy uusia yhdisteitä tai yhdisteet hajoavat. Tällöin lisäksi aineiden yhteenlaskettu [[massa]] säilyy, mitä sanotaan [[ aineenAineen häviämättömyyden laki|aineen häviämättömyyden laiksi]]. [[Ydinreaktio]]issa alkuaineetkin muuttuvat toisiksi alkuaineiksi.
[[Maailmankaikkeus|Maailmankaikkeudesta]] hieman alle 30 % on ainetta ja noin 70 % on [[pimeä energia|pimeää energiaa]].<ref>{{kirjaviite|Tekijä=Fred Adams |Nimeke=Elämää multiuniversumissa|Vuosi=2002|Julkaisija=Like|Sivu=71|Tunniste=ISBN 952-471-392-6}}</ref> Aineen katsotaan jääneen jäljelle johtuen symmetrian rikosta [[alkuräjähdys|alkuräjähdyksen]] jälkeisessä [[baryonigeneesi]]ssä noin 13,7 miljardia vuotta sitten.<ref>{{kirjaviite|Tekijä=Fred Adams ja Greg Laughlin|Nimeke=Maailmankaikkeuden elämäkerta – Ikuisuuden fysiikkaa|Vuosi=1999|Julkaisija=Like| sivu=52|Tunniste=ISBN 952-471-018-8}}</ref> Aine esiintyy maailmankaikkeudessa pääosin neljässä [[olomuoto|olomuodossa]]. Aineen vastakohta on [[antiaine]]. ▼
▲[[Maailmankaikkeus|Maailmankaikkeudesta]] hieman alle 30 % on ainetta ja noin 70 % on [[ pimeäPimeä energia|pimeää energiaa]].<ref>{{kirjaviite|Tekijä=Fred Adams |Nimeke=Elämää multiuniversumissa|Vuosi=2002|Julkaisija=Like|Sivu=71|Tunniste=ISBN 952-471-392-6}}</ref> Aineen katsotaan jääneen jäljelle johtuensymmetriarikon symmetrian rikostaansiosta [[ alkuräjähdysAlkuräjähdys|alkuräjähdyksen]] jälkeisessä [[baryonigeneesi]]ssä noin 13,7 miljardia vuotta sitten.<ref>{{kirjaviite|Tekijä=Fred Adams ja Greg Laughlin|Nimeke=Maailmankaikkeuden elämäkerta – Ikuisuuden fysiikkaa|Vuosi=1999|Julkaisija=Like| sivu=52|Tunniste=ISBN 952-471-018-8}}</ref> Aine esiintyy maailmankaikkeudessa pääosin neljässä [[olomuoto|olomuodossa]]. Aineen vastakohta on [[antiaine]].
== Nykytieteen käsitys aineesta ==
Klassinen "aine" koostuu [[fermioniFermioni|fermioneista]], joita ovat [[kvarkkiKvarkki|kvarkit]] ja [[leptoni|leptonit]]t. Kvarkkeja tunnetaan kuusi lajia, joiden nimet ovat [[ylös]], [[alas]], [[huippu]], [[pohja]], [[outo]] ja [[lumo]]. Kvarkkeja ei esiinny vapaina, vaan ne ovat aina yhtyneinä joko kolmen kvarkin muodostamiksi [[hadroniHadroni|hadroneiksi]] tai yhden kvarkin ja yhden [[antikvarkkiAntikvarkki|antikvarkin]] muodostamiksi [[mesoniMesoni|mesoneiksi]].
Kaikki tavallinen aine muodostuu [[atomiAtomi|atomeista]]. Atomin ytimen muodostavat [[protoni]]t ja [[neutroni]]t, joista käytetään yhteisnimitystä [[nukleoni]]. Molemmat muodostuvat kolmesta kvarkista. Protoni koostuu kahdesta ''ylös-kvarkista'' ja yhdestä ''alas-kvarkista'', neutroni sen sijaan yhdestä ylös- ja kahdesta alas-kvarkista. Koska ylös-kvarkin [[sähkövaraus]] on +2/3 [[alkeisvaraus]]yksikköä ''e'' ja alas-kvarkin -1/3 ''e'', on protonin varaus +1 ''e'' ja neutroninneutronilla nollaei ole varausta. Muita kvarkkeja ei tavallisessa aineessa esiinny, mutta esimerkiksi [[hiukkaskiihdytinHiukkaskiihdytin|hiukkaskiihdyttimillä]] niitä on voitu tuottaa.
Atomin ydintä kiertävät [[elektroni]]t, jotka kuuluvat [[leptoni|leptoneihin]]. Elektronin sähkövaraus on -1 alkeisvarausyksikköä. Atomissa on normaalisti yhtä monta elektronia kuin sen ytimessä on protoniakin, joten se on sähköisesti neutraali. Jos elektronien lukumäärä poikkeaa protonien määrästä, on kyseessä sähköisesti varautunut [[ioni]]. Atomit yhdistyvät edelleen [[kemiallinenKemiallinen sidos|kemiallisilla sidoksilla]] [[molekyyliMolekyyli|molekyyleiksi]] ja nämä edelleen [[neste]]iksi ja [[kiinteäKiinteä aine|kiinteiksi aineiksi]]. Atomin rakentee
Elektronin ohella on olemassa muitakin leptoneja: [[myoni]] ja [[tau]]-hiukkanen sekä kolme lajia [[neutriino]]ja. Näitä esiintyy kuitenkin lähinnä vain [[kosminenKosminen säteily|kosmisessa säteilyssä]].
Fermionien lisäksi on olemassa toinenkin ryhmä [[alkeishiukkanenAlkeishiukkanen|alkeishiukasiaalkeishiukkasryhmä]],: [[bosoni]]t. Ne välittävät [[vuorovaikutusVuorovaikutus|vuorovaikutuksia]] aineen perushiukkasten välillä. Bosoneja ovat [[mesoni]]t, [[gluoni]]t ja [[fotoni]]t. Mesonit ja gluonit ovat [[vahvaVahva vuorovaikutus|vahvan vuorovaikutuksen]] sekä fotonit [[sähkömagneettinenSähkömagneettinen vuorovaikutus|sähkömagneettisen vuorovaikutuksen]] välittäjähiukkasia. [[Heikko vuorovaikutus|Heikkoa vuorovaikutusta]] välittää [[W-bosoni]]. Teorian edellyttämiä, mutta vielä löytymättömiä bosoneja ovat [[Higgsin hiukkanen]] sekä [[gravitoni]]. Higgsin hiukkasen on päätelty selittävän kaikkien alkeishiukkasten massan, [[gravitoni|gravitonin]]n puolestaan olevan [[gravitaatio|painovoimaa eli gravitaatiota[[gravitaatio]]ta välittävä [[hiukkanen]].
Higgsin hiukkasen ennustetaan löytyvän [[CERN]]in [[LHC]]-hankkeessa.
=== Supersymmetriateoria ===
Kaikille hiukkasille oletetaan löytyvän antihiukkanen [[supersymmetria]]teorian perusteella siten, että jokaisella hiukkasella on vastaava [[anitihiukkanenantihiukkanen]]. Useat näistä on havaittu, ennenkaikkea anti[[kvarkit]] [[ylös]] ja [[alas]], sekä anti[[elektroni]] eli [[positroni]]. Antiprotoni ja antineutroni ovat kolmen antikvarkin yhdistelmiä. Näin ollen on teoreettisesti mahdollista konstruoida esimerkiksi antivety, jonka atomissa olisi ytimenä antiprotoni ja sen ympärillä positroni.
=== Pimeä aine ===
[[Maailmankaikkeus|MaailmakaikkeudenMaailmankaikkeuden]] [[massa]]sta oletetaan huomattavan osan olevan niin sanottua [[pimeäPimeä aine|pimeää ainetta]]. Pimeää ainetta ei ole voitu suoranaisesti havaita, mutta sen olemassaolo on päätelty [[tähtitiede|tähtitieteellisesti]] sen gravitaatiovaikutuksen avulla.
=== Pimeä energia ===
[[Pimeä energia]] on luonteeltaan tarkemmin tuntematon energian muoto, jonka tiedetään kiihdyttävän maailmankaikkeuden laajenemista. Merkitykseltään sen voidaan sanoa vastaavan [[Albert Einstein|Einsteinin]] [[yleinenYleinen suhteellisuusteoria|yleisen suhteellisuusteorian]] varhaisimmissa versioissa esiintynyttä [[kosmologinenKosmologinen vakio|kosmologista vakiota]]ta. Myöhemmin Einstein tosin poisti kosmologisen vakion yhtälöistään, mutta uudempien tutkimusten perusteella se olisi niihin palautettava.
== Lähteet ==
== Kirjallisuutta ==
* {{kirjaviite |Tekijä=Karttunen, Hannu | Nimike=Fysiikka | Selite=Tiedettä kaikille. Ursan julkaisuja 89 | Julkaisija=Helsingissä: Tähtitieteellinen yhdistys Ursa | Vuosi=2006 | Tunniste=ISBN 952-5329-32-1}}
{{tynkä/Fysiikka}}
| 