Наскільки малий атом

Атом — з хімічної точки зору найменша, електронейтральна, хімічно неподільна частинка речовини.

Увага: Через позицію правовласника щодо вмісту дане відео українською було видалене з Ютуб каналу "Цікава наука". Ви зможете знайти його на Толоці. Або тут.

Ви, напевно, вже знаєте — все складається з крихітних речей — атомів.
Своєю чергою, кожен атом складається з іще менших часток, що називаються протонами, нейтронами та електронами.
Ви, напевно, чули, що атоми маленькі.
Але, гадаю, що Ви ніколи не думали про те, наскільки малими є атоми.
Що ж, відповідь така, що вони дуже, дуже, дуже малі.
Ви спитаєте — наскільки малі атоми?
Щоб це зрозуміти, треба задати таке питання:
Скільки атомів у грейпфруті?
Давайте припустимо, що грейпфрут складається виключно з атомів нітрогену, хоча це не зовсім правда, але в ньому є атоми нітрогену.
Щоб допомогти Вам уявити це, ми збільшимо кожен атом до розмірів чорниці.
Наскільки великим тоді стане грейпфрут?
Він буде такого ж розміру, як і планета Земля.
Це божевілля!
Тож, якщо я наповню Землю чорницею, то її буде стільки ж, як атомів у грейпфруті?
Вірно!
Тоді яка величина атома?
Він насправді дуже малий!
І знаєте що?
Далі ще неймовірніше.
Давайте тепер подивимось усередину кожного атома (тобто чорниці, вірно?...) -
Що Ви там бачите?
В центрі атома є щось, що зветься ядром, яке складається з протонів і нейтронів, а ззовні Ви бачите електрони.
Тож наскільки велике ядро?
Якщо атоми — як чорниця, що наповнює Землю, тоді яка величина ядра?
Ви, мабуть, пам'ятаєте старі зображення атома з уроків фізики, де Ви бачили цю крихітну крапку зі стрілкою, що позначала ядро.
Але ці зображення не були намальовані згідно з масштабом, тож вони були дещо невірні.
Тоді наскільки велике ядро?
Якщо ви розкриєте чорницю і почнете шукати ядро...
Знаєте що?
Воно буде невидимим.
Воно занадто мале, щоб побачити!
Добре.
Давайте збільшимо атом — тобто чорницю — до розмірів будинку.
Уявіть собі кулю висотою з двоповерховий будинок.
Давайте пошукаємо ядро у центрі атома.
І знаєте що?
Воно буде ледве помітним.
Щоб зрозуміти, наскільки велике ядро, нам потрібно збільшити чорницю до розмірів футбольного стадіону.
Уявіть кулю розміром як футбольний стадіон, і пірнайте до самого центру атома.
Там знайдете ядро, яке можна побачити!
Воно буде розміром, як маленька скляна кулька.
І це ще не все, якщо Ви ще не з'їхали з розуму.
У атомі є ще дещо.
Він складається з протонів, нейтронів і електронів.
Протони й нейтрони знаходяться всередині ядра, і майже цілком складають масу атома.
На самому краю знаходяться електрони.
Тож, якщо атом — це куля розміром зі стадіон, з ядром у центрі й електронами по краях, що знаходиться між ядром і електронами?
Несподівано, але — пустий простір.
(Шум вітру)
Так-так.
Пустий!
Між ядром і електронами лише нескінченний пустий простір.
Технічно, там є ще електромагнітні поля, але якщо говорити про матерію — це порожнеча.
Запам'ятайте цю порожнечу всередині чорниці, яка наповнює Землю, і яка насправді є атомами грейпфрута.
Добре, ще дещо, якщо взагалі може бути щось ще більш дивне.
Так як ми допустили, що вся маса атома — у ядрі — хоча в електронів теж є невелика маса, але все ж більша частина у ядрі — то яка щільність ядра?
Що ж, відповідь просто неймовірна.
Щільність типового ядра — чотири помножити на 10 до 17 ступеня кілограма на кубічний метр.
Це важко уявити.
Тоді спробуємо в англійських одиницях вимірювання.
2,5 помножити на 10 до 16 ступеня фунтів на кубічний фут.
Досі доволі важко зрозуміти.
Добре, тоді зробіть ось що.
Зробіть коробку з розмірами один на один на один фут (фут = 0,3 метра).
Тепер зберіть всі ядра зі звичайної машини.
Середня машина важить 2 тонни.
Скільки ядер машин треба помістити у коробці, щоб у цій однофутовій коробці була така ж щільність, як у ядра атома?
Це буде одна машина?
Дві?
Як щодо 100?
Ні, ні й ще раз, ні.
Відповідь значно більша.
Це 6,2 мільярда машин.
Майже стільки, як людей на Землі.
Тож, якщо всі на Землі мали б власну машину — а вони не мають - (Гудіння машин) і ми помістимо всі ці машини до коробки...
Ми отримаємо приблизну щільність ядра.
Тож, якщо взяти кожен автомобіль у світі й помістити в однофутовій коробці, ви отримаєте щільність одного ядра атома.
Давайте повторимо.
Атом насправді дуже, дуже, дуже малий.
Уявіть, що атоми у грейпфруті — це як чорниця всередині Землі.
Ядро неймовірно мале.
Тепер подивіться усередину чорниці, і збільшіть її до розміру футбольного стадіону, тепер ядро — це скляна кулька у центрі.
Атом складається з нескінченного пустого простору.
Це дивно.
Ядро має неймовірно велику щільність.
Подумайте про те, як помістити всі ті машини у коробці.
Здається, я втомився.