واقعا اتم چقدر کوچک است؟

اردیبهشت ۵, ۱۳۹۵ ۱۰:۰۰ قبل از ظهر
ویدئو های بیشتر
495
بازدیدها

واقعا اتم چقدر کوچک است؟

شما احتمالا تا به حالا فهمیدید که هر چیزی تشکیل شده ازچیزهای بسیار کوچکی به نام اتم است.  شما حتی ممکن ا‌ست بدانید که هر اتم از ذرات کوچک‌‌تری ساخته شده ، به نام پروتون‌ها، نوترون‌ها و الکترون‌ها. و ممکن ا‌ست شنیده باشید که اتم‌ها کوچک هستند. اما شرط می‌بندم که تا حالا به اینکه اتم‌ها واقعا چقدر کوچک‌ند فکر نکردید.

خب، پاسخ این‌ست که آنها واقعا خیلی خیلی خیلی کوچک هستند. خب شما می‌پرسید، واقعا اتم‌ها چقدر کوچکند؟ برای فهمیدن این، بگذارید یک پرسش را مطرح کنیم:

چندتا اتم در یک گریپ‌فروت هست؟

خب بگذارید فرض کنیم که گریپ‌فروت تنها از اتم‌های نیتروژن ساخته شده، که اصلا درست نیست، اما اتم‌های نیتروژن در گریپ‌فروت وجود دارد. خب، برای اینکه بتونید این را تصور کنید، بگذارید هر دانه‌ی اتم را به اندازه‌ی یک زغال‌اخته بزرگ کنیم. و در این صورت هر گریپ‌فروت چقدر بزرگ می‌شه؟

آن باید در حقیقت، به اندازه‌ی کره‌ی زمین می‌شود. دیوانه‌ کننده ا‌ست! منظورت اینه که اگر زمین را از زغال‌اخته پر کنم،

می‌تونم به اندازه‌ی اتم‌های نیتروژن در یک گریپ‌فروت، زغال‌اخته داشته باشم؟ درسته! پس اندازه‌ی یک اتم چقدر است؟

خب، بسیار بسیار بسیار بسیار کوچک‌ است. و می‌دانید چیه؟

حتی از این هم عجیب و غریب تر می‌شه.

بگذارید یک نگاهی به درون هر اتم بندازیم – یعنی به یک زغال‌اخته ؟ آنجا چی می‌بینید؟

در مرکز اتم چیزی هست به نام هسته، که دربرگیرنده‌ی پروتون‌ها و نوترون‌ها است، و بیرون از آن شما الکترون‌ها را خواهید دید. پس هسته‌اتم چه ‌قدر بزرگ ا‌ست؟

خب، اگر اتم‌ها مانند زغال‌‌اخته در کره‌ی زمین باشند، یک هسته چقدر می‌تونه باشه؟

ممکن‌ست تصویرهای قدیمی از اتم را از کلاس علوم‌تان به خاطر داشته باشید، جایی که این نقطه‌های کوچک را روی صفحه می‌دیدید با یک پیکان که به سوی هسته نشانه رفتند. خب، آن تصویرها، راستش آنها در مقیاس درست کشیده نشدند. پس یه جورایی نادرست هستند.

پس یک هسته واقعا چه اندازه‌ست؟

اگر یک زغال‌اخته را بشکافی و به دنبال هسته بگردیم، می‌دانید چیه؟ غیر قابل دیدن‌ست. خیلی کوچک‌تر از آن‌ست که بشه دید! بسیارخوب. بگذارید اتم را بزرگ کنیم زغال‌اخته را  به اندازه‌ی یک خانه بزرگش کنیم. بنابراین یک توپ را به بزرگی یک خانه‌ی دوطبقه تصور کنید. بگذارید به دنبال هسته در مرکز اتم بگردیم. و می‌دانید چیه؟ بازهم به سختی قابل دیدن‌ست. برای اینکه ذهن‌مان بتونه تصور کند که یک هسته چه اندازه‌ست، باید زغال‌اخته را به اندازه‌ی یک استادیوم فوتبال بزرگ کنیم. خب یک توپ را به اندازه‌ی یک استادیوم فوتبال تصور کنید، و درست در مرکز اتم، می‌تونید هسته را پیدا کنید، و می‌تونید آن را ببینید! و آن به اندازه‌ی یک تیله‌‌ی کوچک خواهد بود. و باز هم هست، اگر تا حالا مغزتان سوت نکشیده باشد. بگذارید اتم را کمی بیشتر بررسی کنیم. اتم شامل پروتون‌ها، نوترون‌ها و الکترون‌هاست. پروتون‌ها و نوترون‌ها درون هسته جای دارند، و تقریبا تمام جرم اتم را دربرمی‌گیرند. بسیار دورتر از آنها نزدیک به لبه‌ی آن٬ الکترون‌ها جای دارند. بنابراین اگر اتم مانند یک توپ به اندازه‌ی یک استادیوم فوتبال باشد، که هسته در مرکز و الکترون‌ها در لبه‌ی آن است، چه چیزی میان هسته و الکترون هست؟

پاسخ به طور غافلگیرکننده‌ای این‌ست، فضای خالی. درسته. خالی! میان هسته و الکترون‌ها ناحیه‌ی پهناوری از فضای خالی هست. دراصل، به لحاظ فنی تعدادی میدان الکترومغناطیسی وجود دارد، اما به مفهوم جرم، ماده، کاملا خالی‌ست. به یاد بیارید که این نواحی پهناور از فضای خالی در درون زغال‌اخته ا‌ست، که آن در درون کره‌ی زمین قرار دارد، که در واقع اتم‌های درون یک گریپ‌فروت هستند. بسیارخب، یک چیز دیگر، می‌خوام حتی بیشتر از این شگفت‌انگیز شود. از‌ آنجایی‌که کم و بیش همه‌ی جرم اتم در هسته قرار دارد راستش، مقداری جرم در الکترون‌ها وجود دارد، اما بیشتر آن در هسته است هسته‌ی اتم چقدر سنگین‌ست؟

خب، پاسخ دیوانه‌ کننده‌ست. چگالی یک هسته‌ی معمولی چهار برابر ۱۰ به توان ۱۷ کیلوگرم در هر متر مکعب‌ست.

اما سخت‌ است که این را تصور کنیم. بسیار خوب، من آن را با واحدهای انگلیسی می‌گویم.۲/۵ برابر ۱۰ به توان ۱۶پوند در هر فوت مکعب. بسیارخوب، هنوزهم سخت می‌شه ازش سر در آورد. خب، این کاری‌ است که می‌خوام بکنم. یک جعبه بسازید که اندازه‌اش یک فوت در یک فوت در یک فوت باشد. حالا بگذارید بریم و همه‌ی هسته‌های اتم را از یک ماشین معمولی برداریم. خب، ماشین‌ها به طور میانگین دو تن وزن دارند. چندتا هسته‌ی ماشین را باید در جعبه بگذاریم تا چگالی جعبه‌ی یک‌فوتی شما به اندازه‌ی هسته بشه؟ یک ماشین؟ دو تا؟ ۱۰۰ تا چی؟ نه، نه و نه. پاسخ بسیار بیشتر ا‌ست.۶/۲ میلیارد تا. این تقریبا برابر تعداد آدم‌های کره‌ی زمین است. یعنی اگر هرکسی روی زمین یک ماشین داشت در حالی که اینطور نیست و همه‌ی این ماشین‌ها را در جعبه‌تان بگذارید، چگالی جعبه تقریبا به اندازه‌ی هسته می‌شه. یعنی من دارم می‌گم که اگر همه‌ی ماشین‌های جهان را بردارید و آن را دریک جعبه‌ی یک فوتی بگذارید، چگالی یک هسته‌ی اتم را خواهید داشت. بسیار خوب، بگذارید مرور کنیم. اتم بسیار بسیار بسیار کوچک است. اتم‌های موجود در گریپ‌فروت را مانند زغال‌اخته در کره‌ی زمین در نظر بگیرید. هسته به طور دیوانه‌ کننده ای کوچک‌ است. حالا به درون زغال‌اخته نگاه کنید، و آن را به اندازه‌ی یک استادیوم فوتبال بزرگ کنید. و حالا هسته یک تیله در وسط آن است. اتم از نواحی پهناوری از فضای خالی درست شده. عجیب‌ است. هسته بطور دیوانه‌ کننده ای سنگین‌ است. به گذاشتن همه‌ی ماشین‌ها در جعبه‌ی یک فوتی فکر کنید. فکر کنم خسته شدم.

سایت منبع : TED

دانلود ویدئو

(۴۹۵)

امین خواصی
درباره نویسنده
- عضو هیئت علمی دانشگاه صنعتی شریف

یک دیدگاه