Com n'és de petit un àtom?

Com en són de petits els àtoms? I què hi ha dins? Les respostes resulten sorprenents, fins i tot pels que creuen saber-les. Aquesta dinàmica animació utilitza metàfores espectaculars (imagineu-vos un nabiu de la mida d'un estadi) per a donar una visió visceral de les peces que formen el nostre món.

Lliçó de Jonathan Bergmann, animació de Cognitive Media.

Potser ja saps

que tot està fet
d'unes coses petites anomenades àtoms.

o també que cada àtom
és fet de partícules encara més menudes

anomenades protons, neutrons i electrons.

I potser has sentit
que els àtoms són menuts.

Però m'hi jugo que mai has pensat
com en són de petits realment.

Bé, la resposta és
que son molt i molt petits.

I preguntes, com en són de petits?

Per a entendre-ho,
fes-te aquesta pregunta:

quants àtoms hi ha en una aranja?

Bé, suposem que l'aranja
és feta tans sols d'àtoms de nitrogen,

cosa que no és del tot certa,
encara que sí que n'hi ha molts.

Per ajudar-te a visualitzar-ho,
inflem cadascun dels àtoms

fins la mida d'un nabiu.

Aleshores, com de gran seria l'aranja?

Hauria de tenir la mida de,
bé, de fet, la Terra sencera.

Això és de bojos!

Vols dir que si omplo
la Terra de nabius,

n'hi haurà tants
com àtoms de nitrogen en una aranja?

Correcte!

Doncs de quina mida és l'àtom?

Bé, és molt i molt petit!

I saps què?
La cosa encara és més estranya.

Donem un cop d'ull dins l'àtom
–això és el nabiu, d'acord?–

Què hi veus?

Al centre de l'àtom
hi ha una cosa anomenada nucli,

que conté protons i neutrons,

i a l'exterior s'hi veuen els electrons.

Com n'és de gran el nucli?

Si els àtoms són com nabius a la terra

com serà el nucli?

Potser recordes els dibuixos de l'àtom
de la classe de ciències,

on veies aquell puntet
amb una fletxa assenyalant el nucli.

Bé, aquells dibuixos
no eren dibuixats a escala,

eren erronis.

De quina mina és el nucli?

Si obrissis el nabiu
i hi busquéssis el nucli…

Saps què? Seria invisible!

És massa petit per a veure'l!

D'acord. Inflem l´àtom
–el nabiu–

fins la mida d'una casa.

Imagina't, doncs,
una pilota alta com una casa de dos pisos.

Busquem-hi ara el nucli
al centre de l'àtom.

Sabeu què?
Gairebé no es veuria.

Per a poder entendre
la mida del nucli,

haurem d'inflar el nabiu
fins la mida d'un estadi de futbol.

Imagina't ara una pilota
de la mida d'un estadi de futbol,

i al bell mig de l'àtom

hi podries veure el nucli!

I seria de la mida
d'una bala de vidre.

I encara més,
si no t'ha esclatat el cap.

Fixem-nos una mica més en l'àtom.

Conté protons,
neutrons i electrons.

Els protons i els neutrons
es troben al nucli,

i conté gairebé tota
la massa de l'àtom.

A l'exterior hi ha els electrons.

Així, si l'àtom és com una pilota
gran com un estadi de fútbol,

amb el nucli al centre
i els electrons a l'escorça,

què hi ha entre el nucli i els electrons?

Sorprenentment, la resposta és espai buit.

(Vent que xiula)

Exactament. Buit!

Entre el nucli i els electrons
hi ha una immensa regió d'espai buit.

Tècnicament hi ha
camps electromagnètics,

però pel que fa a material,
a matèria, és buit.

Recorda que aquest immens espai buit
és dins del nabiu,

que és dins la terra,

i que en realitat
són els àtoms de l'aranja.

Encara una altra cosa,
si és que encara pot ser més estrany.

Si pràcticament tota la massa
de l'àtom és dins del nucli–

bé, n'hi ha una certa quantitat
als electrons,

però la majoria és al nucli–

quina densitat té el nucli?

Bé, la resposta és increïble.

La densitat d'un nucli típic

és quatre vegades 10 elevat a 17
quilograms per metre cúbic.

Però això és difícil de visualitzar.
Ok, ho posaré en unitats angleses.

2,5 vegades 10 elevat a 16
lliures per peu cúbic.

D'acord, encara costa d'imaginar.

Bé, això és el que vull que fagis.

Fes una capsa que mesuri un peu
per un peu per un peu (30 cm).

I ara farem un nucli a partir de cotxes.

Els cotxes pesen dues tones de promig.

Quants cotxes hauràs de posar
a la capsa de 30 cm

perquè tingui la mateixa densitat
que el nucli?

Un cotxe? Dos?

Que me'n dius de 100?

No, no i no.

La resposta és molts més.

És 6 mil milions.

Gairebé les persones que hi ha a la terra.

Si tothom a la terra,
tingués cotxe,

i no és així,

(cotxes tocant el clàxon)

i els posessin
dins la teva capsa…

Això seria aproximadament
la densitat del nucli.

Estic dient que si agafeu
tots els cotxes del món

i els posem a la teva caixa de 30 cm,

tindries la densitat del nucli.

Bé, repassem.

L'àtom és molt,

molt i molt petit.

Imagina't els àtoms d'una aranja
com nabius a la terra.

El nucli és increïblement petit.

Mira ara dins del nabiu,

i infla'l fins la mida
d'un estadi de futbol,

ara el nucli és una
bala de vidre al centre.

L'àtom és fet
de vastes regions d'espai buit.

Això és estrany.

El nucli té una densitat increïble.

Pensa en tots aquells cotxes
dins la capsa de 30 cm.

Crec que estic esgotat.