Atome sind absurd und unglaublich klein.
Ein einzelnes menschliches Haar ist ungefähr so dick,
wie 500.000 Kohlenstoffatome übereinander gestapelt.
Schau auf deine Faust: sie enthält Billionen und Aberbillionen von Atomen.
Wenn ein Atom davon so groß wie eine Murmel wäre, wie groß wäre dann deine Faust?
Nunja... etwa so groß wie die Erde. Hmm... immer noch schwer vorzustellen?
Probieren wir etwas anderes.
Schau auf deinen kleinen Finger.
Stell dir vor, dass seine Spitze so groß ist wie der Raum, in dem zu gerade sitzt.
Fülle jetzt den Raum mit Reiskörnern.
Ein Reiskorn stellt eine Zelle deiner Fingerspitze dar.
Jetzt zoomen wir auf das Reiskorn.
Eine Zelle ist jetzt so groß wie der Raum, in dem du gerade sitzt.
Den Raum füllen wir erneut mit Reis. Das ist ungefähr die Größe eines Proteins.
Jetzt füllen wir den leeren Raum zwischen den Reiskörnen
mit feinen Sandkörnern.
Ungefähr so klein sind Atome.
Woraus besteht ein Atom?
Stellen wir uns nur für eine Minute vor, dass Atome so aussehen,
damit es einfacher zu verstehen ist.
Ein Atom besteht aus drei Elementarteilchen:
Neutronen, Protonen und Elektronen.
Protonen und Neutronen verbinden sich und bilden den Atomkern,
der von von starken Wechselwirkungen zusammengehalten wird,
eine der vier fundamentalen Kräften im Universum.
Sie bestehen aus Quarks, und werden von Gluonen zusammengehalten.
Niemand weiß genau wie klein Quarks sind.
Wir glauben, dass sie wortwörtlich Punkte sein können, wie in der Geometrie.
Versuche sie dir als Null-Dimensional vorzustellen.
Wir vermuten, dass Quarks und Elektronen
die grundlegendsten Komponenten der Materie im Universum sind.
Elektronen umkreisen den Atomkern. Sie bewegen sich mit einer Geschwindigkeit von über 2.200 km/s,
schnell genug, um in knapp über 18 Sekunden die Erde zu umkreisen.
Wir denken, dass Elektronen, genauso wie Quarks, grundlegende Teilchen sind.
99,999999999999%
des Volumens eines Atoms ist einfach leerer Raum... Außer, dass es das nicht ist.
Was wir als Leere wahrnehmen ist in Wirklichkeit ein Raum, der mit Quantenfluktuationen gefüllt ist,
Felder, die eine potenzielle Energie haben, und die sich spontan auf- und abbauen.
Diese Fluktationen haben einen grundlegenden Einfluss darauf, wie geladene Partikel interagieren.
Aber das ist ein Thema für ein weiteres Video.
Wie viel Raum füllen der Kern und die Elektronen wirklich aus?
Wenn du den Platz zwischen der Atomkerne vom Empire State Building abziehen würdest,
würde es etwa so groß wie ein Reiskorn sein.
Alle Atome der Menschheit würden in einen Teelöffel passen.
Es gibt extreme Objekte, wo Zustände, wie diese, wirklich existieren.
In einem Neutronenstern sind Atomkerne so stark verdichtet,
dass die Masse von drei Sonnen in ein nur wenige Kilometer breites Objekt passen würde.
Im Übrigen, wie sehen Atome überhaupt aus?
Nunja, ungefähr so.
Elektronen sind wie eine Wellenfunktion und Teilchen gleichzeitig.
Wir können errechnen, wo ein Elektron zu jeder gegebenen Zeit sein könnte.
Diese Wolken von Wahrscheinlichkeiten, Orbitale genannt,
sind, wo sich Elektronen mit einer Wahrscheinlichkeit von 95% befinden.
Die Wahrscheinlichkeit, ein Elektron zu finden, tendiert gegen 0,
je weiter wir uns vom Atomkern entfernen,
sie ist aber tatsächlich nie Null, was theoretisch bedeutet,
dass das Elektron eines Atoms sich auf der anderen Seite des Universums befinden könnte.
Okay, warte eine Sekunde.
Diese komischen Dingsdas bilden die ganze Materie im Universum.
Für viele Dutzend der bekannten Elementen
brauchst du nicht viele Dutzend Elementarteilchen, nur drei.
Nimm ein Proton und ein Elektron, und du hast Wasserstoff.
Füge ein Proton und eine Neutron hinzu, und du hast Helium.
Füge ein paar weitere hinzu, und du bekommt Kohlenstoff, noch ein paar mehr, Fluor,
noch mehr, Gold, und so weiter.
Und jedes Atom eines Elements ist gleich:
Alle Wasserstoffatome im Universum, zum Beispiel, sind gleich;
der Wasserstoff in deinem Körper ist genau der gleiche wie der Wasserstoff in der Sonne.
Bist du jetzt verwirrt? Wir sind es zweifellos!
Nichts auf dieser Skala des Universums macht einen Sinn in unserer Welt,
dabei haben wir noch gar nicht begonnen, von Quantenmechanik oder dem Teilchen-Zoo zu reden,
welche noch seltsamer sind!
Unser Modell von Atomen hat sich einige Male geändert, seitdem wir es das erste Mal konzipiert haben,
und das aktuelle wird sicherlich nicht das letzte sein.
Also lasst uns die Wissenschaftler und Forschung unterstützen,
und auf die nächste Welle von irrsinnigen neuen Informationen warten,
über diese seltsame Welt, die die Grundlage unserer Existenz ist.