WEBVTT

00:00:00.240 --> 00:00:04.040
Atome sind absurd und unglaublich klein.

00:00:04.180 --> 00:00:06.760
Ein einzelnes menschliches Haar ist
ungefähr so dick,

00:00:06.760 --> 00:00:10.160
wie 500.000 Kohlenstoffatome
übereinander gestapelt.

00:00:10.460 --> 00:00:15.400
Schau auf deine Faust: sie enthält
Billionen und Aberbillionen von Atomen.

00:00:15.600 --> 00:00:19.779
Wenn ein Atom davon so groß
wie eine Murmel wäre, wie groß
wäre dann deine Faust?

00:00:19.920 --> 00:00:24.820
Nunja... etwa so groß wie die Erde.
Hmm... immer noch schwer vorzustellen?

00:00:24.820 --> 00:00:26.260
Probieren wir etwas anderes.

00:00:32.659 --> 00:00:34.116
Schau auf deinen kleinen Finger.

00:00:34.116 --> 00:00:37.833
Stell dir vor, dass seine Spitze so groß ist
wie der Raum, in dem zu gerade sitzt.

00:00:38.203 --> 00:00:40.448
Fülle jetzt den Raum mit Reiskörnern.

00:00:40.818 --> 00:00:43.715
Ein Reiskorn stellt eine Zelle deiner Fingerspitze dar.

00:00:44.313 --> 00:00:46.305
Jetzt zoomen wir auf das Reiskorn.

00:00:46.475 --> 00:00:50.137
Eine Zelle ist jetzt so groß wie der Raum,
in dem du gerade sitzt.

00:00:50.745 --> 00:00:54.845
Den Raum füllen wir erneut mit Reis.
Das ist ungefähr die Größe eines Proteins.

00:00:55.380 --> 00:00:59.170
Jetzt füllen wir den leeren Raum
zwischen den Reiskörnen

00:00:59.174 --> 00:01:00.549
mit feinen Sandkörnern.

00:01:00.989 --> 00:01:04.208
Ungefähr so klein sind Atome.

00:01:04.875 --> 00:01:06.571
Woraus besteht ein Atom?

00:01:06.960 --> 00:01:10.176
Stellen wir uns nur für eine Minute vor,
dass Atome so aussehen,

00:01:10.176 --> 00:01:11.844
damit es einfacher zu verstehen ist.

00:01:12.363 --> 00:01:15.058
Ein Atom besteht aus drei Elementarteilchen:

00:01:15.058 --> 00:01:18.147
Neutronen, Protonen und Elektronen.

00:01:18.917 --> 00:01:22.915
Protonen und Neutronen verbinden sich
und bilden den Atomkern,

00:01:22.915 --> 00:01:24.993
der von von starken Wechselwirkungen
zusammengehalten wird,

00:01:24.993 --> 00:01:27.743
eine der vier fundamentalen Kräften im Universum.

00:01:28.340 --> 00:01:31.683
Sie bestehen aus Quarks, und werden
von Gluonen zusammengehalten.

00:01:31.683 --> 00:01:35.026
Niemand weiß genau wie klein Quarks sind.

00:01:35.026 --> 00:01:38.369
Wir glauben, dass sie wortwörtlich
Punkte sein können, wie in der Geometrie.

00:01:38.369 --> 00:01:41.529
Versuche sie dir als Null-Dimensional vorzustellen.

00:01:41.760 --> 00:01:43.986
Wir vermuten, dass Quarks und Elektronen

00:01:43.986 --> 00:01:46.707
die grundlegendsten Komponenten
der Materie im Universum sind.

00:01:47.333 --> 00:01:53.530
Elektronen umkreisen den Atomkern.
Sie bewegen sich mit einer Geschwindigkeit
von über 2.200 km/s,

00:01:53.530 --> 00:01:57.120
schnell genug, um in knapp über 18 Sekunden
die Erde zu umkreisen.

00:01:57.120 --> 00:02:01.440
Wir denken, dass Elektronen, genauso wie Quarks,
grundlegende Teilchen sind.

00:02:01.640 --> 00:02:07.680
99,999999999999%

00:02:07.680 --> 00:02:12.740
des Volumens eines Atoms ist einfach
leerer Raum... Außer, dass es das nicht ist.

00:02:13.260 --> 00:02:18.920
Was wir als Leere wahrnehmen ist in Wirklichkeit
ein Raum, der mit Quantenfluktuationen gefüllt ist,

00:02:18.920 --> 00:02:23.540
Felder, die eine potenzielle Energie haben,
und die sich spontan auf- und abbauen.

00:02:23.600 --> 00:02:28.160
Diese Fluktationen haben einen grundlegenden
Einfluss darauf, wie geladene Partikel interagieren.

00:02:28.170 --> 00:02:30.070
Aber das ist ein Thema für ein weiteres Video.

00:02:30.400 --> 00:02:34.120
Wie viel Raum füllen der Kern und
die Elektronen wirklich aus?

00:02:34.380 --> 00:02:39.136
Wenn du den Platz zwischen der Atomkerne
vom Empire State Building abziehen würdest,

00:02:39.136 --> 00:02:41.032
würde es etwa so groß wie ein Reiskorn sein.

00:02:41.312 --> 00:02:44.780
Alle Atome der Menschheit würden in einen
Teelöffel passen.

00:02:45.020 --> 00:02:48.890
Es gibt extreme Objekte,
wo Zustände, wie diese, wirklich existieren.

00:02:49.073 --> 00:02:52.646
In einem Neutronenstern sind Atomkerne
so stark verdichtet,

00:02:52.646 --> 00:02:57.180
dass die Masse von drei Sonnen in ein
nur wenige Kilometer breites Objekt passen würde.

00:02:57.440 --> 00:03:00.840
Im Übrigen, wie sehen Atome überhaupt aus?

00:03:00.980 --> 00:03:03.320
Nunja, ungefähr so.

00:03:03.680 --> 00:03:07.560
Elektronen sind wie eine Wellenfunktion
und Teilchen gleichzeitig.

00:03:07.780 --> 00:03:11.400
Wir können errechnen, wo ein Elektron
zu jeder gegebenen Zeit sein könnte.

00:03:11.400 --> 00:03:14.410
Diese Wolken von Wahrscheinlichkeiten,
Orbitale genannt,

00:03:14.410 --> 00:03:18.190
sind, wo sich Elektronen mit einer
Wahrscheinlichkeit von 95% befinden.

00:03:18.320 --> 00:03:21.053
Die Wahrscheinlichkeit, ein Elektron zu finden,
tendiert gegen 0,

00:03:21.053 --> 00:03:23.376
je weiter wir uns vom Atomkern entfernen,

00:03:23.376 --> 00:03:27.160
sie ist aber tatsächlich nie Null,
was theoretisch bedeutet,

00:03:27.160 --> 00:03:30.910
dass das Elektron eines Atoms sich auf der
anderen Seite des Universums befinden könnte.

00:03:30.910 --> 00:03:32.536
Okay, warte eine Sekunde.

00:03:32.536 --> 00:03:36.082
Diese komischen Dingsdas bilden
die ganze Materie im Universum.

00:03:36.252 --> 00:03:38.321
Für viele Dutzend der bekannten Elementen

00:03:38.321 --> 00:03:42.033
brauchst du nicht viele Dutzend
Elementarteilchen, nur drei.

00:03:42.570 --> 00:03:46.419
Nimm ein Proton und ein Elektron,
und du hast Wasserstoff.

00:03:46.540 --> 00:03:49.860
Füge ein Proton und eine Neutron hinzu,
und du hast Helium.

00:03:50.140 --> 00:03:53.433
Füge ein paar weitere hinzu, und du bekommt
Kohlenstoff, noch ein paar mehr, Fluor,

00:03:53.433 --> 00:03:56.326
noch mehr, Gold, und so weiter.

00:03:56.326 --> 00:03:59.420
Und jedes Atom eines Elements ist gleich:

00:03:59.540 --> 00:04:03.200
Alle Wasserstoffatome im Universum,
zum Beispiel, sind gleich;

00:04:03.200 --> 00:04:07.740
der Wasserstoff in deinem Körper ist genau
der gleiche wie der Wasserstoff in der Sonne.

00:04:08.040 --> 00:04:11.000
Bist du jetzt verwirrt? Wir sind es zweifellos!

00:04:11.000 --> 00:04:14.599
Nichts auf dieser Skala des Universums
macht einen Sinn in unserer Welt,

00:04:14.599 --> 00:04:18.629
dabei haben wir noch gar nicht begonnen, von
Quantenmechanik oder dem
Teilchen-Zoo zu reden,

00:04:18.629 --> 00:04:19.881
welche noch seltsamer sind!

00:04:20.384 --> 00:04:24.550
Unser Modell von Atomen hat sich einige Male
geändert, seitdem wir es das erste Mal
konzipiert haben,

00:04:24.550 --> 00:04:27.120
und das aktuelle wird sicherlich
nicht das letzte sein.

00:04:27.130 --> 00:04:29.903
Also lasst uns die Wissenschaftler
und Forschung unterstützen,

00:04:29.903 --> 00:04:33.256
und auf die nächste Welle von
irrsinnigen neuen Informationen warten,

00:04:33.256 --> 00:04:37.720
über diese seltsame Welt,
die die Grundlage unserer Existenz ist.