How Small Is An Atom? Spoiler: Very Small.

Τα άτομα είναι γελοία και απίστευτα μικρά.

Μία ανθρώπινη τρίχα είναι όσο χοντρή όσο 500000 άτομα άνθρακα

κολλημένα το ένα δίπλα στο άλλο.

Κοιτάξτε τη γροθιά σας. Περιέχει τρισεκατομμύρια και τρισεκατομμύρια άτομα.

Εάν κάθε άτομο ήταν όσο μεγάλο όσο και ένας βόλος, πόσο μεγάλη θα ήταν η γροθιά σας;

Θα είχε περίπου το μέγεθος της γης.

Ακόμα δυσκολεύεστε να το φανταστείτε; Ας δοκιμάσουμε κάτι άλλο.

Κοιτάξτε το μικρό σας δάκτυλο.

Φανταστείτε ότι η άκρη του είναι όσο μεγάλη οσο και το δωμάτιο στο οποίο κάθεστε τώρα.

Τώρα γεμίστε το δωμάτιο με κόκκους ρυζιού. Ένας κόκκος είναι ένα κύτταρο του δακτύλου σας.

Τώρα ας μεγενθύνουμε πάνω στους κόκκους.

Και τώρα, ένα κύτταρο είναι όσο μεγάλο όσο και το δωμάτιο στο οποίο κάθεστε.

Ας το γεμίσουμε με ρύζι ξανά. Αυτό είναι περίπου το μέγεθος μιας πρωτεΐνης.

Και τώρα ας γεμίσουμε όλα τα κενά μεταξύ των κόκκων ρυζιού με λεπτούς κόκκους άμμου.

Αυτό είναι περίπου το πόσο μικρά είναι τα άτομα.

Από τι είναι φτιαγμένο ένα άτομο;

Ας υποθέσουμε ότι τα άτομα μοιάζουν έτσι για λίγο για να το κάνουμε πιο κατανοητό.

Ένα άτομο αποτελείται από τρία στοιχειώδη σωματίδια.

Νετρόνια, πρωτόνια, και ηλεκτρόνια.

Τα πρωτόνια και τα νετρόνια συνδέονται μεταξύ τους και σχηματίζουν τον πυρήνα του ατόμου,

που κρατείται μαζί με την ισχυρή αλληλεπίδραση,

μία από τέσσερεις θεμελιώδεις δυνάμεις στο σύμπαν.

Είναι φτιαγμένα από κουάρκια και κρατούνται μαζί από γλουόνια.

Κανείς δεν ξέρει ακριβώς πόσο μικρά είναι τα κουάρκια.

Θεωρούμε ότι μπορεί να είναι απλώς σημεία, όπως στη γεωμετρία.

Προσπαθήστε να τα φανταστείτε ως μηδέν διαστάσεων.

Πιστεύουμε ότι τα κουάρκια και τα ηλεκτρόνια είναι τα πιο θεμελιώδη στοιχεία της ύλης στο σύμπαν.

Τα ηλεκτρόνια περιστρέφονται γύρω από τον πυρήνα του ατόμου.

Ταξιδεύουν με μία ταχύτητα των 2200 χιλιομέτρων ανά δευτερόλεπτο,

αρκετά γρήγορα ώστε να περιστραφούν γύρω από τη γη σε λίγο περισότερο από 18 δευτερόλεπτα.

Όπως τα κουάρκια, νομίζουμε ότι ότι τα ηλεκτρόνια είναι θεμελιώδη σωματίδια.

99.999999999999% του όγκου ενός ατόμου

είναι απλώς άδειος χώρος.

Μόνο που δεν είναι...

Αυτό που αντιλαμβανόμαστε ως άδειο, είναι στην πραγματικότητα γεμάτο με κβαντικές διακυμάνσεις.

Πεδία με ενδεχόμενη ενέργεια, που κτίζονται και διαλύονται στιγμιαία.

Αυτές οι διακυμάνσεις επηρεάζουν βασικά το πως φορτισμένα σωματίδια αλληλεπιδρούν.

Αυτό είναι όμως θέμα για ένα άλλο βίντεο.

Πόσο χώρο καταλαμβάνουν ο πυρήνας και τα ηλεκτρόνια;

Εάν αφαιρούσατε όλο το χώρο μεταξύ των πυρήνων των ατόμων

από το Έμπαϊαρ Στέϊτ Μπίλντινγκ θα είχε περίπου το μέγεθος ενός κόκκου ρυζιού.

Όλα τα άτομα της ανθρωπότητας θα χορούσαν σε ένα κουταλάκι.

Υπάρχουν ακραία αντικείμενα, στα οποία παρόμοιες καταστάσεις υπάρχουν.

Στα αστέρια νετρονίων, οι πυρήνες των ατόμων είναι συμπιεσμένοι τόσο πυκνά,

που η μάζα τριών ήλιων χωράει σε ένα αντικείμενο μόνο μερικά χιλιόμετρα σε πλάτος.

Εν τω μεταξύ, πως μοιάζουν τα άτομα;

Κάπως έτσι.

Τα ηλεκτρόνια είναι κύμματα και σωματίδια ταυτόχρονα.

Μπορούμε να υπολογίσουμε που μπορεί να είναι ένα ηλεκτρόνιο σε οποιαδήποτε χρονική στιγμή.

Αυτά τα σύννεφα πιθανωτήτων που ονομάζονται τροχιακά μας δείχνουν που μπορεί να είναι τα

ηλεκτρόνια, με μία σιγουργιά 95%.

Η πιθανότητα εύρεσης ενός ηλεκτρονίου προσεγγίζει το μηδέν

όσο πιο πολύ απομακρυνόμαστε από τον πυρήνα.

Αλλά ποτέ δεν είναι ακριβώς μηδέν, που σημαίνει ότι στη θεωρία, το ηλεκτρόνιο ενός ατόμου μπορεί

να είναι στην άλλη άκρη του σύμπαντος.

Εντάξει. Για περιμένετε ένα λεπτό.

Αυτά τα περίεργα πράγματα αποτελούν όλη την ύλη του σύμπαντος.

Για πολλά γνωστά στοιχεία δεν χρειάζεστε πολλά στοιχειώδη σωματίδια. Μόνο τρία.

Πάρτε ένα πρωτόνιο κι ένα ηλεκτρόνιο κι έχετε υδρογόνο.

Προσθέστε ένα πρωτόνιο κι ένα νετρόνιο και έχετε ήλιο.

Προσθέστε ακόμα λίγα και παίρνετε άνθρακα.

Λίγα περισσότερα, φθόριο.

Ακόμα περισσότερα, χρυσό.

Και πάει λέγοντας.

Και όλα τα άτομα ενός στοιχείου είναι τα ίδια.

Όλα τα άτομα υδρογόνου στο σύμπαν, για παράδειγμα είναι τα ίδια.

Το υδρογόνο στο σώμα σας, είναι ακριβώς το ίδιο με το υδρογόνο στον ήλιο.

Νιώθετε σύγχιση;

Εμείς σίγουρα ναι.

Τίποτα σε αυτή την κλίμακα του σύμπαντος βγάζει νόημα στο δικό μας κόσμο.

Και δεν έχουμε καν αρχίσει να μιλάμε για την κβαντική μηχανική,

ή για τον ζωολογικό κήπο των σωματιδίων, που είναι ακόμα πιο περίεργα.

Το δικό μας μοντέλο των ατόμων έχει αλλάξει αρκετές φορές από τότε που το συλλάβαμε

για πρώτη φορά, και το τωρινό σίγουρα δεν θα είναι το τελευταίο.

Έτσι, ας υποστηρίξουμε τους επιστήμονες και την έρευνα, και ας περιμένουμε

για το επόμενο κύμμα νέων πληροφοριών για αυτό τον περίεργο κόσμο

που είναι η βάση για την ύπαρξή μας.