99,9% din corpul nostru este spaţiu gol?
Se afirmă adeseori că suntem cu toţii formaţi în proporţie de 99,9% din spaţiu gol, la fel ca toată materia obişnuită din Univers.
Pentru a înțelege sensul acestei afirmații trebuie să ne reamintim că mărimea unui atom este dată de distanţa medie la care se află electronii faţă de nucleu sau, altfel spus, de cât spaţiu liber există între nucleu și învelișul electronic al atomului.
Un nucleu atomic este de aproximativ 100.000 de ori mai mic decât atomul din care face parte, astfel încât dacă nucleul ar fi de mărimea unei alune, atunci atomul ar fi cât un stadion de baseball. Dacă nu ar exista spaţiul gol din interiorul atomilor ce formează corpul nostru, atunci am avea mărimea unei particule de praf şi toată specia umană ar încăpea într-un recipient cât un cub de zahăr.
De unde provine masa?
Din energie!
Cu toţii suntem formaţi din atomi, care sunt compuşi la rândul lor din electroni, protoni și neutroni. Dar aceste particule sunt responsabile doar pentru o mică parte din masa noastră.
Structura materiei. Credit: The University of Waikato
Protonii şi neutronii din nucleul unui atom sunt formaţi din quarcuri. Masa acestor quarcuri reprezintă doar un mic procent din masa protonilor și a neutronilor. Iar gluonii, cei care ţin quarcurile împreună, sunt complet lipsiţi de masă.
Dacă masa noastră nu provine din masa acestor particule, atunci de unde provine?
Oamenii de știință cred că aproape toată masa corpului nostru provine din energia cinetică a quarcurilor și din energia de legătură a gluonilor.
Dacă toți atomii din Univers sunt formaţi aproape în întregime din spațiu gol, cum percepem starea solidă a obiectelor?
Ideea că atomii care formează lumea materială sunt formaţi în cea mai mare parte din spaţiu gol poate crea confuzie.
Dacă spaţiul gol reprezintă 99,9% din volumul atomului, atunci de ce nu putem trece prin obiecte ca fantomele? De ce nu cad maşinile prin asfalt până în centrul Pământului?
Pentru a putea răspunde la aceste întrebări, trebuie să înţelegem că în realitate spaţiul nu este niciodată gol. Chiar şi atunci când acesta pare gol, el conţine totuşi câmpuri cuantice invizibile, așa cum se explică în clipul video de mai jos.
Vă puteți gândi la spațiul gol dintr-un atom ca la un ventilator aflat în funcţiune. Când ventilatorul nu este pornit puteţi introduce mâna printre palele acestuia şi aţi putea spune că între pale este spaţiu gol. Dacă însă ventilatorul este pornit, situaţia este diferită. Dacă faceţi imprudenţa să introduceţi mâna printre palele sale, în „spaţiul gol” pe care l-aţi observat atunci când ventilatorul era oprit, veţi suferi consecinţe nedorite.
Electronii sunt consideraţi particule punctiforme, ceea ce înseamnă că ei nu au volum. Cu toate acestea, electronul se comportă şi ca o undă, astfel încât acesta poate fi studiat cu ajutorul unei funcții de undă asociată care descrie regiunea din spaţiu unde se poate află electronul cu o anumită probabilitate.
Palele ventilatorului sunt asemănătoare cu electronii din atom care ocupă diferite regiuni în jurul nucleului.
Credit: Elizabeth Ann Colette/Flickr
În realitate, obiectele nu se ating niciodată. Atunci când credem că atingem pe cineva sau ceva, de fapt nu simţim atomii, ci forţa electromagnetică de respingere dintre electroni.