La matière peut être décrite comme une substance dotée d'inertie qui occupe l'espace. Selon la physique moderne, la matière est constituée de différents types de particules, chacune ayant une masse et une taille. Les exemples les plus familiers de particules matérielles sont l'électron, le proton et le neutron. Ces particules peuvent être combinées pour former des atomes. Il existe plus de 100 types d'atomes différents, chaque type constituant un élément chimique unique. Une combinaison d'atomes forme une molécule. Les atomes et/ou les molécules peuvent s'associer pour former un composé. Il existe de nombreux états dans lesquels la matière peut exister, parfois appelés phases. Les trois états les plus courants sont les suivants : solide, liquide et gaz. Un même élément ou composé de matière peut exister dans plus d'un de ces trois états, en fonction de la température et de la pression. Le plasma, la mousse et le condensat de Bose-Einstein sont des formes de matière moins connues. Ils ne se produisent que dans certaines conditions. Différents types de matière peuvent se combiner pour former des substances qui peuvent ne ressembler à aucun des ingrédients d'origine. Par exemple, l'hydrogène (un élément gazeux) et l'oxygène (un autre élément gazeux) se combinent pour former de l'eau (un composé liquide à température ambiante). C'est ce qu'on appelle une réaction chimique. Les réactions chimiques impliquent des interactions entre les électrons au sein des atomes mais ne modifient pas les noyaux. Les réactions atomiques, également appelées réactions nucléaires, peuvent convertir la matière en énergie dans certaines situations. Ce type de réaction est fondamentalement différent de la réaction chimique car il implique des modifications des noyaux des atomes. L'un des exemples les plus connus est la fusion de l'hydrogène, qui se produit dans le soleil. L'immense pression à l'intérieur du soleil, et à l'intérieur d'autres étoiles, force les atomes d'hydrogène à s'assembler pour former des atomes d'hélium. Au cours de ce processus, une partie de la masse est convertie en énergie selon la formule
E = Mc 2.
E représente l'énergie en Joules. _m représente la masse en Kilogrammes. _c indique la vitesse de la lumière qui, dans le vide, est d'environ 2,99792x10 8 mètres par seconde.
Ces dernières années, les scientifiques ont confirmé l'existence d'une substance appelée antimatière. On y trouve une antiparticule jumelle, appelée électron ou positron, de même masse et de charge électrique opposée. Les jumeaux antimatière de l'électron et du neutron sont appelés respectivement antiproton et antineutron. Lorsqu'une particule ou matière rencontre son antiparticule, elle est convertie en énergie selon la formule suivante : m où __ et l'antiparticule sont les masses respectives. De petites quantités d'antimatière ont été isolées en laboratoire, mais personne n'a encore réussi à créer une réaction contrôlée matière/antimatière, ni même une réaction non contrôlée de taille significative.