Exakt hur liten är en atom?

Exakt hur små är atomer? Och vad finns inuti dem? Svaren visar sig vara häpnadsväckande, även för de som tror sig veta. Denna snabba animation använder spektakulära liknelser (föreställ dig ett blåbär stort som en fotbollsarena!) för att ge en känsla av byggstenarna som utgör vår värld.

Lektion av Jonathan Bergmann, animation av Cognitive Media.

Du vet antagligen redan

att allt är gjort av små saker
som kallas atomer

eller till och med att varje atom
består av ännu mindre delar

som kallas protoner, neutroner
och elektroner.

Och du har antagligen hört
att atomer är små.

Men jag tror inte att du någonsin tänkt på
hur små atomerna verkligen är.

Svaret är att de är väldigt, väldigt små.

Då frågar du: Hur små är atomerna?

För att förstå det, låt oss ställa frågan:

Hur många atomer
finns det i en grape?

Låt oss anta att grapefrukten
enbart består av kväveatomer,

vilket inte är helt sant,
men det finns kväveatomer i grape.

För att hjälpa dig att se det
blåser vi upp varje atom

till blåbärsstorlek.

Hur stor skulle då grapefrukten
behöva vara?

Den skulle behöva vara lika stor som
- faktiskt lika stor som jorden.

Det är galet!

Du säger alltså att om jag
fyllde jorden med blåbär,

skulle jag ha samma antal kväveatomer
som i en grapefrukt?

Precis så!

Så hur stor är atomen?

Jo, väldigt väldigt liten.

Och vet du?
Det blir ännu mer galet.

Låt oss titta inuti varje atom
- i blåbäret här alltså, eller hur? -

Vad ser du?

I mitten av atomen finns något
som kallas för kärna,

och består av protoner och neutroner.

och på utsidan, skulle du se elektroner.

Så hur stor är atomkärnan?

Om atomerna är som blåbär inuti jorden,

hur stor skulle atomkärnan vara?

Du kanske minns de gamla bilderna
av atomer på NO-lektionerna

där du såg den här lilla pricken på sidan
med en pil som pekade på kärnan.

De bilderna är inte direkt skalenliga,

så de har typ fel.

Så hur stor är kärnan?

Om du öppnade blåbäret
och letade efter atomkärnan...

Vet du? Den skulle vara osynlig.

Den är för liten för att ses.

Okej. Vi blåser upp atomen - blåbäret -

till husstorlek.

Så tänk dig en boll som är stor
som ett tvåvåningshus.

Låt oss leta efter kärnan
i mitten av atomen.

Och vet du?

Den skulle bara vara knappt synlig.

Så för att få våra hjärnor att förstå
hur stor kärnan är,

behöver vi blåsa upp blåbäret
till storleken av en fotbollsarena.

Så tänk dig en boll,
stor som en fotbollsarena,

och precis där i mitten av atomen,

skulle du hitta kärnan och kunna se den!

Och den skulle vara lika stor
som en liten spelkula.

Det finns mer, om jag inte
redan förvirrat dig helt.

Låt oss tänka mer på atomen.

I den finns protoner,
neutroner och elektroner.

Protoner och neutroner
lever inuti atomkärnan,

och har nästan hela atomens massa.

Ute på kanten finns elektronerna.

Så om en atom är som en boll
stor som en fotbollsarena

med kärnan i mitten
och elektronerna på kanten,

vad finns mellan kärnan och elektronerna?

Överraskande nog, tomhet.

(Ljud av blåst)

Precis! Det är tomt!

Mellan kärnan och elektronerna,
finns stora områden tomhet.

Det finns några elektromagnetiska fält där

men det är tomt om man
bara räknar saker, alltså materia.

Kom ihåg att detta stora tomma område
finns inuti blåbäret,

som är inuti jorden,

som egentligen är atomerna
inuti grapefrukten.

Okej, en sak till,
om jag kan bli ännu mer tokig.

Eftersom i stort sett all massa i en atom
finns i kärnan -

jo, det finns en viss mängd massa
i elektronerna,

men det mesta finns i kärnan -

hur tät är kärnan?

Svaret är galet.

Tätheten i en typisk kärna

är 4 x 10^17 kg per kubikmeter.

Men det är svårt att föreställa sig.

Så i brittiska enheter:

2,5x10^16 pund per kubikfot.

Men det är fortfarande svårt att förstå.

Så här vill jag att du gör.

Gör en låda som är 3 x 3 x 3 decimeter.

Låt oss nu gå och ta alla kärnor
från en typisk bil.

Bilar väger i genomsnitt två ton.

Så hur många bilar
skulle du behöva lägga i lådan

för att få samma densitet
som i en atomkärna?

Är det en bil? Två?

Vad sägs om hundra?

Nej, nej och åter nej.

Svaret är mycket större.

Det är 6,2 miljarder.

Det motsvarar nästan
antalet människor på jorden.

Så om alla på jorden ägde en bil -

vilket de inte gör -

(Bilar som tutar)

och om vi la alla dessa bilar i din låda,

så skulle de vara packade
lika tätt som en atomkärna.

Vad jag säger är
att om du tog alla bilar i världen

och la dem i din 3 dm stora låda,

skulle du ha atomkärnans densitet.

Så låt oss repetera.

Atomen är väldigt,

väldigt väldigt liten.

Tänk på atomerna i en grapefrukt
som blåbär i jorden.

Kärnan är galet liten.

Låt oss titta inne i blåbäret,

och blåsa upp den
till en fotbollsarenas storlek,

och nu är kärnan en spelkula i mitten.

Atomen består av stora områden tomhet.

Det är märkligt.

Kärnan har galet hög densitet.

Tänk dig att man lägger
dessa bilar i din 3 dm stora låda.

Jag tror att jag är trött.