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Atome sind absurd und unglaublich klein.
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Ein einzelnes menschliches Haar ist
ungefähr so dick,
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wie 500.000 Kohlenstoffatome
übereinander gestapelt.
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Schau auf deine Faust: sie enthält
Billionen und Aberbillionen von Atomen.
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Wenn ein Atom davon so groß
wie eine Murmel wäre, wie groß
wäre dann deine Faust?
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Nunja... etwa so groß wie die Erde.
Hmm... immer noch schwer vorzustellen?
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Probieren wir etwas anderes.
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Schau auf deinen kleinen Finger.
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Stell dir vor, dass seine Spitze so groß ist
wie der Raum, in dem zu gerade sitzt.
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Fülle jetzt den Raum mit Reiskörnern.
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Ein Reiskorn stellt eine Zelle deiner Fingerspitze dar.
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Jetzt zoomen wir auf das Reiskorn.
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Eine Zelle ist jetzt so groß wie der Raum,
in dem du gerade sitzt.
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Den Raum füllen wir erneut mit Reis.
Das ist ungefähr die Größe eines Proteins.
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Jetzt füllen wir den leeren Raum
zwischen den Reiskörnen
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mit feinen Sandkörnern.
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Ungefähr so klein sind Atome.
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Woraus besteht ein Atom?
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Stellen wir uns nur für eine Minute vor,
dass Atome so aussehen,
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damit es einfacher zu verstehen ist.
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Ein Atom besteht aus drei Elementarteilchen:
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Neutronen, Protonen und Elektronen.
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Protonen und Neutronen verbinden sich
und bilden den Atomkern,
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der von von starken Wechselwirkungen
zusammengehalten wird,
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eine der vier fundamentalen Kräften im Universum.
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Sie bestehen aus Quarks, und werden
von Gluonen zusammengehalten.
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Niemand weiß genau wie klein Quarks sind.
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Wir glauben, dass sie wortwörtlich
Punkte sein können, wie in der Geometrie.
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Versuche sie dir als Null-Dimensional vorzustellen.
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Wir vermuten, dass Quarks und Elektronen
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die grundlegendsten Komponenten
der Materie im Universum sind.
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Elektronen umkreisen den Atomkern.
Sie bewegen sich mit einer Geschwindigkeit
von über 2.200 km/s,
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schnell genug, um in knapp über 18 Sekunden
die Erde zu umkreisen.
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Wir denken, dass Elektronen, genauso wie Quarks,
grundlegende Teilchen sind.
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99,999999999999%
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des Volumens eines Atoms ist einfach
leerer Raum... Außer, dass es das nicht ist.
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Was wir als Leere wahrnehmen ist in Wirklichkeit
ein Raum, der mit Quantenfluktuationen gefüllt ist,
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Felder, die eine potenzielle Energie haben,
und die sich spontan auf- und abbauen.
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Diese Fluktationen haben einen grundlegenden
Einfluss darauf, wie geladene Partikel interagieren.
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Aber das ist ein Thema für ein weiteres Video.
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Wie viel Raum füllen der Kern und
die Elektronen wirklich aus?
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Wenn du den Platz zwischen der Atomkerne
vom Empire State Building abziehen würdest,
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würde es etwa so groß wie ein Reiskorn sein.
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Alle Atome der Menschheit würden in einen
Teelöffel passen.
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Es gibt extreme Objekte,
wo Zustände, wie diese, wirklich existieren.
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In einem Neutronenstern sind Atomkerne
so stark verdichtet,
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dass die Masse von drei Sonnen in ein
nur wenige Kilometer breites Objekt passen würde.
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Im Übrigen, wie sehen Atome überhaupt aus?
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Nunja, ungefähr so.
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Elektronen sind wie eine Wellenfunktion
und Teilchen gleichzeitig.
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Wir können errechnen, wo ein Elektron
zu jeder gegebenen Zeit sein könnte.
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Diese Wolken von Wahrscheinlichkeiten,
Orbitale genannt,
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sind, wo sich Elektronen mit einer
Wahrscheinlichkeit von 95% befinden.
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Die Wahrscheinlichkeit, ein Elektron zu finden,
tendiert gegen 0,
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je weiter wir uns vom Atomkern entfernen,
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sie ist aber tatsächlich nie Null,
was theoretisch bedeutet,
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dass das Elektron eines Atoms sich auf der
anderen Seite des Universums befinden könnte.
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Okay, warte eine Sekunde.
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Diese komischen Dingsdas bilden
die ganze Materie im Universum.
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Für viele Dutzend der bekannten Elementen
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brauchst du nicht viele Dutzend
Elementarteilchen, nur drei.
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Nimm ein Proton und ein Elektron,
und du hast Wasserstoff.
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Füge ein Proton und eine Neutron hinzu,
und du hast Helium.
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Füge ein paar weitere hinzu, und du bekommt
Kohlenstoff, noch ein paar mehr, Fluor,
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noch mehr, Gold, und so weiter.
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Und jedes Atom eines Elements ist gleich:
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Alle Wasserstoffatome im Universum,
zum Beispiel, sind gleich;
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der Wasserstoff in deinem Körper ist genau
der gleiche wie der Wasserstoff in der Sonne.
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Bist du jetzt verwirrt? Wir sind es zweifellos!
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Nichts auf dieser Skala des Universums
macht einen Sinn in unserer Welt,
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dabei haben wir noch gar nicht begonnen, von
Quantenmechanik oder dem
Teilchen-Zoo zu reden,
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welche noch seltsamer sind!
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Unser Modell von Atomen hat sich einige Male
geändert, seitdem wir es das erste Mal
konzipiert haben,
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und das aktuelle wird sicherlich
nicht das letzte sein.
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Also lasst uns die Wissenschaftler
und Forschung unterstützen,
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und auf die nächste Welle von
irrsinnigen neuen Informationen warten,
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über diese seltsame Welt,
die die Grundlage unserer Existenz ist.
