Bir Atom Ne Kadar Küçüktür?

Atomlar ne kadar küçüktür? Ve içlerinde ne vardır? Cevaplar şaşırtıcı olmaktadır, bildiklerini düşünenler için bile. Bu hızlı tempolu animasyonda dünyamızı oluşturan yapı taşlarını içsel olarak hissettirebilmek için muhteşem mecazlar kullanılmaktadır (futbol stadyumu büyüklüğünde bir yaban mersini hayal edin!).

Jonathan Bergmann'dan Ders, Cognitive Media'dan animasyon.

(Müzik)

Her şeyin atom gibi küçük şeylerden

oluştuğunu biliyorsundur.

Bir de her atomun proton, nötron ve elektron gibi

daha da küçük parçacıklardan oluştuğunu biliyorsundur

ve atomların küçük olduğunu da duymuşsundur.

Ama eminim ki atomların ne kadar küçük olduğunu düşünmemişsindir.

Doğrusu cevap çok, çok, çok küçük olduklarıdır.

Atomların ne kadar küçük olduklarını soruyorsundur.

Bunu anlamak için, bu soruyu soralım:

Bir greyfurtta kaç atom bulunur?

Greyfurtun sadece nitrojen atomlarından oluştuğunu düşünelim,

ki bu bütünüyle doğru değildir, ama greyfurtun içinde nitrojen atomları bulunur.

Bunu aklında canlandırabilmek için her atomu

bir yaban mersinin boyutuna şişirelim.

O zaman greyfurtun büyüklüğü ne olur?

Büyüklüğü yaklaşık, Dünya kadar olurdu.

Bu çılgınca! Yani dünyayı yaban mersinleri ile doldurursam,

bir greyfurtta bulunan nitrojen atomların sayısıyla aynı mı olur?

Bu doğru! O zaman atom ne kadar büyüktür?

Çok, çok, çok, çok küçük.

Ve ne biliyor musun?

Daha da çılgın bir hale gelir.

Her bir atomun içerisine bakalım -- yani yaban mersinine, değil mi? --

Orada ne görüyorsunuz?

Atomun merkezinde protonlarla nötronları içeren

çekirdek denilen bir şey vardır

ve dışında elektronları görebilirsin.

O zaman çekirdek ne kadar büyüktür?

Atomlar Dünyanın içindeki yaban mersinleri gibiyse, çekirdek ne kadar büyük olurdu?

Fen dersinizde atomun eski çizimlerini hatırlıyorsundur

ve sayfada çekirdeği işaret eden küçük bir nokta görmüşsündür.

O resimler doğru ölçeklere göre çizilmemiştir,

bu yüzden yanlıştırlar.

O zaman çekirdek ne kadar büyüktür?

Yaban mersinini patlatıp açarsak

ve çekirdeği ararsak,

ne biliyor musun? Görünmez olurdu.

Görülemeyecek kadar küçük!

Tamam. Atomu -- yani yaban mersini --

bir evin büyüklüğüne şişirelim.

İki katlı bir ev kadar yüksek bir topu hayal et.

Atomun merkezinde çekirdeği arayalım.

Ve ne biliyor musun? Ancak görülebilir bir haldedir.

Çekirdeğin ne kadar büyük olduğunu kavrayabilmek için,

yaban mersinini bir futbol stadyumun boyutuna şişirmemiz gerekiyor.

Bir futbol stadyumu büyüklüğünde bir top hayal et

ve atomun tam da ortasında

çekirdeği bulabilirsin, ve görebilirsin!

Ve boyutu küçük bir misket kadardır.

Ve daha fazlası da var, eğer şu ana kadar beynini şişirmediysem.

Atomu birazcık daha düşünelim. Proton, nötron ve elektronlara sahiptir.

Protonlarla nötronlar çekirdeğin içinde bulunmaktadır

ve atomun neredeyse tüm kütlesini oluşturmaktadırlar.

Ta kenarda elektronlar bulunur.

Atom futbol stadyumu büyüklüğünde bir top gibiyse

ve ortasında çekirdek ile kenarlarında elektronları varsa,

çekirdek ile elektronların arasında ne bulunuyor?

Şaşırtıcı bir şekilde, cevap boşluktur.

(Rüzgar sesi)

Bu doğru. Boş!

Çekirdek ile elektronların arasında geniş boş alanlar bulunmaktadır.

Şimdi, teknik olarak bazı elektromanyetik alanlar vardır,

ancak şey açısından, yani madde, boştur.

Hatırla ki bu boşluktan oluşan geniş alan

Dünya'nın içindeki yaban mersinin içindedir,

yani gerçekte greyfurtun içindeki atomlardır.

Tamam, bir şey daha, eğer daha da tuhaflaşırsam.

Gerçekte atomun bütün kütlesi çekirdeğin içinde olduğundan --

şimdi, elektronlarda biraz kütle bulunmaktadır,

ancak çoğu çekirdektedir --

çekirdek ne kadar yoğundur?

Doğrusu cevap çılgıncadır.

Tipik bir çekirdeğin yoğunluğu

metre küp başına 4 çarpı 10 üzeri 17 kilogramdır.

Ama bunu akılda canlandırmak zordur. Tamam, basit İngiliz birimleriyle anlatayım.

fit küp başına 2.5 çarpı 10

üzeri 16 pound.

Tamam, bu da anlaşılması biraz zor.

Tamam, senin bunu yapmanı istiyorum.

Bir fite bir fite bir fit boyutunda bir kutu yap.

Şimdi gidip tipik bir arabadan tüm çekirdekleri alalım.

Şimdi, arabalar ortalama olarak iki ton ağırlığındadır.

Bir-fit-kutunun bir çekirdek ile aynı yoğunluğa sahip olabilmesi

için kaç tane arabanın çekirdeğini bu kutunun içine koyman gerekir?

Bir araba mı? İki? Peki ya 100?

Hayır, hayır ve hayır.

Cevap daha büyüktür.

6.2 milyardır.

Dünyadaki insan nüfusuna neredeyse yakındır.

Dünyadaki herkes kendi arabasına sahip olsaydı --

ki öyle değil --

ve o arabaların hepsini kutunun içine koysaydık,

çekirdeğin yoğunluğuyla aynı olurdu.

Yani diyorum ki dünyadaki tüm arabaları alıp bir-fit-kutunun içine koysaydın,

bir çekirdekle aynı yoğunluğu elde etmiş olurdun.

Tamam, gözden geçirelim.

Atom çok, çok, çok küçüktür.

Greyfurtun içindeki atomların Dünyadaki yaban mersinleri gibi olduğunu düşün.

Çekirdek inanılmaz derecede küçüktür.

Şimdi yaban mersinin içine bak, ve bir futbol stadyumu boyutuna şişir

ve şimdi çekirdek ortasında bir miskettir.

Atom geniş boş alanlardan oluşur.

Bu garip.

Çekirdeğin çok yüksek bir yoğunluğu vardır.

Bütün o arabaları bir-fit-kutunun içine koyduğunu düşün.

Yoruldum sanırım.

(Esneme)