Jak moc malý je atom?

Jak moc malé jsou atomy? A co je uvnitř atomů? Odpovědi na tyto otázky vás ohromí i tehdy, pokud jste se domnívali, že odpovědi znáte. Díky této animaci s rychlým spádem a nápaditými přirovnáními (představte si borůvku o velikosti fotbalového stadionu!) získáte hmatatelnou představu o stavebních částicích, ze kterých je složen náš svět.
Text: Jonathan Bergmann
Animace: Cognitive Media

(Hudba)

Asi už víte, že vše kolem nás je složeno

z maličkých částeček zvaných atomy.

Možná víte i to, že každý atom je složen z ještě menších částic

zvaných protony, neutrony a elektrony.

A už jste nejspíš slyšeli, že atomy jsou malé.

Ale vsadím se, že jste nikdy nepřemýšleli nad tím, jak moc malé doopravdy atomy jsou.

Odpověď zní, že jsou velmi, velmi, velmi malé.

Ptáte se, jak malé tedy atomy jsou?

Abychom tomu porozuměli, položme si tuto otázku:

Kolik atomů se nachází v grapefruitu?

Předpokládejme, že se grapefruit skládá pouze z atomů dusíku,

což není tak úplně pravda. Ovšem platí, že grapefruit obsahuje atomy dusíku.

Abyste si to uměli lépe představit, nafoukneme každý z atomů

na velikost borůvky.

Jak velký by potom musel být celý grapefruit?

Musel by mít stejnou velikost jako -- Země.

Neuvěřitelné! Opravdu chcete říct, že kdybych naplnil Zemi borůvkami

dostal bych stejné číslo, jako je atomů dusíku v grapefruitu?

Přesně tak! Takže jak velký je atom?

No, je velmi, velmi, velmi, velmi malý.

A víte co?

Je to ještě šílenější!

Podívejme se nyní dovnitř každého atomu, tedy vlastně borůvky, ano?

Co v něm vidíme?

Ve středu atomu je takzvané jádro,

které obsahuje protony a neutrony,

a kolem se nacházejí elektrony.

A jak velké je jádro?

Tedy, jak velké by bylo jádro, kdyby atomy byly jako borůvky?

Možná si pamatujete na obrázek atomu v učebnici,

kde jste mohli vidět malou tečku a šipku ukazující na jádro.

Tyto obrázky ale nezachovávají poměr velikostí,

takže nejsou úplně správné.

Takže jak velké je jádro?

Kdybyste rozloupli borůvku

a hledali její jádro,

co byste viděli? Vůbec nic.

Jádro by bylo moc malé na to, aby bylo vidět!

Dobrá. Tak pojďme nafouknout atom (borůvku)

na velikost domu.

Představte si míč vysoký jako dvoupatrová budova,

a pojďme v jeho středu najít jádro.

Víte co? Bylo by stěží vidět.

Takže abychom si uvědomili, jak velké jádro opravdu je,

potřebujeme nafouknout borůvku až na velikost fotbalového stadionu.

Představte si míč o velikosti fotbalového stadionu,

a přesně uprostřed tohoto atomu

byste našli jádro, které byste mohli vidět!

Bylo by velké jako malá skleněnka.

Pokud vás ani toto neohromilo, ještě pokračujeme!

Pojďme se znovu podívat na atom. Obsahuje protony, neutrony a elektrony.

Protony a neutrony se nachází uvnitř jádra

a je v nich koncentrována téměř celá hmotnost atomu.

Na povrchu atomu jsou elektrony.

Pokud máme atom jako míč o velikosti fotbalového stadionu

s jádrem ve středu a elektrony na povrchu,

co se nachází mezi jádrem a elektrony?

Odpověď je překvapivá: prázdný prostor.

(Zvuk větru)

Ano, prázdný!

Mezi jádrem a elektrony jsou obrovské oblasti prázdného prostoru.

Technicky vzato zde najdeme elektromagnetická pole,

ale co se týče hmoty či látky zde není nic.

Uvědomte si, že tato ohromná oblast prázdného prostoru

je uvnitř borůvky, která je uvnitř Země,

což jsou ve skutečnosti atomy grapefruitu.

Další věc je snad ještě podivuhodnější.

Protože je prakticky všechna hmota atomu soustředěna v jádře --

elektrony mají sice také určitou hmotnost,

ale většina hmotnosti je v jádru --

jakou hustotu má jádro?

Odpověď je neuvěřitelná.

Hustota typického jádra

je čtyřikrát deset na sedmnáctou kilogramů na metr krychlový.

Je těžké si to představit. Dobře, převedu to na anglické jednotky.

2.5 krát 10 na šestnáctou

liber na kubickou stopu.

Hm, pořád je těžké si to představit.

Budu po vás chtít toto:

Představte si krabici o rozměrech zhruba 30 x 30 x 30 cm.

Nyní pojďme posbírat všechna jádra, která obsahuje typické auto.

Auta váží v průměru dvě tuny.

Jádra kolika aut byste museli dát do krabice

aby vaše krabice měla stejnou hustotu jako jádro?

Je to jedno auto? Dvě? Co třeba sto?

Ne, ne, a ještě jednou ne.

Odpověď je mnohem vyšší.

Je to 6,2 miliardy.

To je skoro počet všech lidí na Zemi.

Takže, pokud by každý člověk vlastnil auto --

jako že nevlastní --

a dali bychom všechna tato auta do vaší krabice,

získali bychom hustotu atomového jádra.

Pokud byste tedy vzali všechna auta na světě a dali je do své krabice,

měla by krabice hustotu jednoho atomového jádra.

Pojďme si to zopakovat.

Atomy jsou velmi, velmi, velmi malé.

Atomy grapefruitu si můžeme představit jako borůvky uvnitř Země.

Atomové jádro je šíleně malé.

Podívejte se dovnitř borůvky a nafoukněte ji na velikost fotbalového stadionu,

a nyní uprostřed najdeme jádro ve velikosti skleněnky.

Atom obsahuje spoustu prázdného prostoru.

To je zvláštní.

Jádro má neskutečně vysokou hustotu.

Představte si , že byste poskládali všechna auta do vaší krabice.

Myslím, že jsem unavený. (Zívá)

Myslím, že jsem unavený. (Zívá)