Cât de mic este un atom?

Cât de mici sunt atomii? Și ce se află înăuntrul lor? Răspunsurile par a fi uluitoare, chiar pentru cei care cred că știu. Acest videoclip cu animație ritmică folosește metafore spectaculoase (imaginează-ți o afină de mărimea unui stadion de fotbal!) ca să dea o idee despre elementele constructive ale lumii noastre.
Lecție de Jonathan Bergmann, animație de Cognitive Media.

Poate știi deja că orice lucru e făcut

din particule infime numite atomi.

Poate știi că atomul e alcătuit
din particule și mai mici

numite protoni, neutroni, electroni.

Și poate ai auzit că atomii sunt mici.

Pariez că nu te-ai întrebat
totuși cât de mici sunt.

Răspunsul: atomii sunt foarte,
foarte, foarte mici.

Atunci întrebi, cât de mici?

Ca să înțelegem, hai să întreabăm:

câți atomi sunt într-un grapefruit?

Să zicem că un grapefruit
e făcut numai din atomi de azot,

deși nu-i adevărat, totuși există
atomi de azot în grapefruit.

Ca să te ajut să vizualizezi,
hai să mărim un atom

la dimensiunea unei afine.

Atunci cât de mare
ar fi întregul grapefruit?

Ar fi de dimensiunea Pământului.

Nebunie! Deci, dacă aș umple
Pământul cu afine,

aş avea acelaşi număr de atomi
de azot ca un grapefruit?

Corect! Totuși, cât de mic e atomul?

E foarte, foarte, foarte, foarte mic.

Şi mai ştii ceva?

Devine și mai interesant.

Să privim acum în interiorul
atomului, adică în afină,

Ce vezi acolo?

În centrul atomului e ceva numit nucleu,

care conţine protoni şi neutroni,

şi în afară ai vedea electroni.

Deci cât de mare e nucleul?

Dacă atomii sunt cât afinele
pe pământ, cât de mare ar fi nucleul?

Poate îți amintești imaginea atomului
de la ora de știință

în care ai văzut acest punct minuscul
pe pagină cu o săgeată indicând nucleul.

Aceste imagini nu sunt desenate la scară,

așa că nu-s reprezentări bune.

Deci cât de mare e nucleul?

Dacă ai deschide afina

şi ai căuta nucleul,

nucleul ar fi invizibil.

E prea mic pentru a fi văzut.

Bine. Să umflăm atomul, adică afina,

la dimensiunea unei case.

Imaginaţi-vă o minge înaltă
cât o casă cu două etaje.

Să căutăm nucleul în centrul atomului.

Ştii ce? Abia ar fi vizibil.

Ca mintea să înțeleagă
cât de mic e nucleul,

trebuie să mărim afina la dimensiunea
unui stadion de fotbal.

Deci imaginează-ți o minge
cât un stadion de fotbal,

şi drept în centrul atomului,

s-ar găsi nucleul şi l-ai putea vedea!

Ar fi de dimensiunea unei mărgele.

Mai am ceva să-ți spun,
dacă încă nu ți-a explodat mintea.

Să ne uităm și mai atent la atom.

În nucleu se găsesc protoni și neutroni,

şi aceștia conțin aproape
toată greutatea atomului.

Departe, pe margine, sunt electronii.

Deci, dacă un atom e mărit cât un stadion,

cu nucleul în centru
şi electronii pe margine,

ce este între nucleu și electroni?

Surprinzător, răspunsul este: spaţiu gol.

(Zgomot de vânt)

Așa este. E gol.

Între nucleu și electroni
există spaţiu gol.

Totuși tehnic vorbind,
există niște câmpuri electromagnetice,

dar din punct de vedere
al materiei este gol.

Amintiţi-vă această vastă
regiune de spațiu gol

din interiorul afinei,
care este în interiorul Pământului,

care sunt de fapt atomii din grapefruit.

Bine, să-ți spun ceva și mai bizar.

Aproape toată masa atomului
e concentrată în nucleu,

deși, și electronii au o masă infimă,

dar cea mai mare
parte a greutății e în nucleu.

Atunci cât e de dens nucleul?

Răspunsul e incredibil.

Densitatea unui nucleu tipic

e de 4 x 10^17 kilograme/metru cub.

E greu de înțeles.
Bine, să explic în unități englezești.

2,5 x 10 ^16

livre/picioare la cub.

Bine, și asta-i greu de imaginat.

Iată ce vreau să faci.

Fă o cutie de 0,3 m x 0,3 m x 0,3 m.

Acum să adunăm toate nucleele
dintr-o mașină obișnuită.

Știi că o mașină cântărește cam 2 tone.

Din cât de multe mașini ar trebui
să aduni nucleele și să le pui în cutie,

astfel încât cutia ta să aibă
aceeaşi densitate ca nucleul?

O mașina? Două? O sută?

Nu, nu și nu.

Răspunsul este mult mai mare.

Este 6,2 miliarde de mașini.

Aproape egal cu numărul
de persoane de pe pământ.

Deci, dacă toată lumea de pe pământ
ar avea propria mașina,

deși nu au toți,

şi am pune toate
aceste maşini în cutia ta,

asta ar echivala cu densitatea
unui nucleu.

Repet, dacă ai putea înghesui
toate mașinile din lume în cutia ta

ar avea densitatea unui singur nucleu.

Bine, să recapitulăm.

Atomul este foarte, foarte, foarte mic.

Atomii față de un grapefruit sunt la fel
de mici ca afinele față de Pământ.

Iar nucleul din atom e incredibil de mic.

Acum uită-te în interiorul afinei

și umfl-o până la dimensiunea
unui stadion de fotbal,

Atunci nucleul e cât o mărgea,

Atomul e alcătuit din vaste
regiuni de spaţiu gol.

E bizar.

Nucleul are o densitate
incredibil de mare.

Cum ar fi să pui toate mașinile
alea într-o cutie de pantofi.

Cred ca am obosit.