(Musik) Wahrscheinlich weißt du schon, dass alles aus winzigen Teilen besteht, den Atomen, und vielleicht sogar, dass jedes Atom aus noch kleineren Partikeln besteht: Protonen, Neutronen und Elektronen. Und du hast bestimmt gehört, dass Atome klein sind. Hast du dich mal gefragt, wie klein Atome tatsächlich sind? Nun, die Antwort ist: Sie sind wirklich, wirklich, wirklich klein. Du willst wissen, wie klein genau Atome sind? Um das zu verstehen, müssen wir uns folgende Frage stellen: Wie viele Atome sind in einer Grapefruit? Angenommen, dass die Grapefruit nur aus Stickstoffatomen besteht, was gar nicht stimmt, aber es gibt Stickstoffatome in einer Grapefruit. Damit du dir das vorstellen kannst, blasen wir jedes Atom auf die Größe einer Blaubeere auf. Wie groß wäre dann die Grapefruit? Sie hätte dieselbe Größe wie – die Erde. Verrückt! Heißt das, wenn ich die Erde mit Blaubeeren auffüllen würde, da so viele wären wie Stickstoffatome in einer Grapefruit? Genau! Also, wie groß ist das Atom? Nun, es ist wirklich, wirklich, wirklich, wirklich klein. Und weißt du was? Es wird noch verrückter. Schauen wir mal in jedes Atom hinein – also in die Blaubeere – Was siehst du? In der Mitte des Atoms befindet sich der sogenannte Atomkern, der Protonen und Neutronen beinhaltet, und außen sind Elektronen. Wie groß ist der Atomkern also? Wenn Atome wie Blaubeeren in der Erde sind, wie groß wäre der Atomkern? Vielleicht erinnerst du dich an Bilder des Atoms aus dem Physik-Unterricht, mit einem winzigen Punkt und einem Pfeil, der zum Atomkern zeigt. Nun, diese Bilder sind nicht maßstabsgetreu gezeichnet, daher nicht ganz korrekt. Also, wie groß ist der Atomkern? Nun, würde man die Blaubeere öffnen und nach dem Atomkern suchen – Weißt du was? Er wäre unsichtbar. Er ist zu klein, um ihn zu sehen! O. K., blasen wir nun das Atom – die Blaubeere – auf die Größe eines Hauses auf. Stell dir einen Ball in der Größe eines zweistöckigen Hauses vor. Suchen wir nach dem Atomkern in der Mitte des Atoms. Weißt du was? Man könnte ihn gerade so sehen. Also, um uns klarzumachen, wie groß der Atomkern ist, müssen wir die Blaubeere auf die Größe eines Fußballstadions aufblasen. Stell dir einen Ball in der Größe eines Fußballstadions vor, und haargenau im Zentrum des Atoms wäre der Atomkern. Und du könntest ihn sehen! Und er hätte die Größe einer kleinen Murmel. Es wird noch spannender! Betrachten wir das Atom genauer. Es besteht aus Protonen, Neutronen und Elektronen. Die Protonen und Neutronen leben im Atomkern und ergeben fast die ganze Masse des Atoms. Ganz außen sind die Elektronen. Wenn das Atom wie ein Ball in der Größe eines Fußballstadions ist, mit dem Atomkern in der Mitte und Elektronen am Rand, was ist dann zwischen dem Atomkern und den Elektronen? Überraschenderweise ist die Antwort: leerer Raum. (Windgeräusch) Leerer Raum! Genau! Zwischen dem Atomkern und den Elektronen sind Unmengen leerer Raum. Na ja, technisch gesehen gibt es da ein paar elektromagnetische Felder, aber Stoff, Materie, gibt es darin nicht. Denk daran: Diese riesige Fläche von leerem Raum ist in der Blaubeere, die in der Erde ist, und in Wirklichkeit sind das die Atome in der Grapefruit. O. K., eine Sache noch, falls es noch verrückter werden kann. Da quasi die ganze Masse eines Atoms im Atomkern ist – nun, es gibt etwas Masse in den Elektronen, doch die meiste Masse ist im Atomkern – wie dicht ist der Atomkern? Nun, die Antwort ist verrückt. Die Dichte eines gewöhnlichen Atomkerns ist vier mal 10 hoch 17 Kilo pro Kubikmeter. Aber das ist schwer vorstellbar. Noch mal im englischen Einheiten. 2,5 mal 10 hoch 16 Pfund pro Kubikfuß. Immer noch schwer vorstellbar. O. K., probier mal folgendes aus: Stell dir eine 30 x 30 x 30 cm große Box vor, Jetzt schnappen wir uns die ganzen Atomkerne eines normalen Autos. Ein Auto wiegt durchschnittlich zwei Tonnen. Von wie vielen Autos müsste man die Atomkerne in die Kiste füllen, damit die 30-cm-Kiste die Dichte eines Atomkerns hätte? Von einem Auto? Vielleicht von 100? Nein, nein und noch mal nein. Die Antwort ist viel größer. 6,2 Milliarden. Das entspricht fast der Anzahl Menschen auf der Erde. Wenn jeder auf der Erde ein eigenes Auto besitzen würde – und das ist nicht der Fall – und wir würden alle diese Autos in deine Kiste stecken, kämen wir in etwa auf die Dichte eines Atomkerns. Also, würde man jedes Auto auf der Erde in deine Box stecken, hätte man die Dichte eines Atomkerns. O. K., fassen wir zusammen. Das Atom ist wirklich, wirklich, wirklich klein. Stell dir Atome in einer Grapefruit wie Blaubeeren in der Erde vor. Der Atomkern ist extrem klein. Schau in die Blaubeere und blase sie auf die Größe eines Fußballstadions auf. Und jetzt ist der Atomkern eine Murmel in der Mitte. Das Atom besteht aus einer riesigen Menge leerem Raum. Das ist verrückt. Der Atomkern hat eine unglaublich hohe Dichte. Stell dir vor, die ganzen Autos in deine Kiste zu stecken. Ich glaub, ich bin müde. (Gähnen)
You probably already know everything is made up of little tiny things called atoms or even that each atom is made up of even smaller particles called protons, neutrons and electrons. And you've probably heard that atoms are small. But I bet you haven't ever thought about how small atoms really are. Well, the answer is that they are really, really small. So you ask, just how small are atoms? To understand this, let's ask this question: How many atoms are in a grapefruit? Well, let's assume that the grapefruit is made up of only nitrogen atoms, which isn't at all true, but there are nitrogen atoms in a grapefruit. To help you visualize this, let's blow up each of the atoms to the size of a blueberry. And then how big would the grapefruit have to be? It would have to be the same size of -- well, actually, the Earth. That's crazy! You mean to say that if I filled the Earth with blueberries, I would have the same number of nitrogen atoms as a grapefruit? That's right! So how big is the atom? Well, it's really, really small! And you know what? It gets even more crazy. Let's now look inside of each atom -- and thus the blueberry, right? -- What do you see there? In the center of the atom is something called the nucleus, which contains protons and neutrons, and on the outside, you'd see electrons. So how big is the nucleus? If atoms are like blueberries in the Earth, how big would the nucleus be? You might remember the old pictures of the atom from science class, where you saw this tiny dot on the page with an arrow pointing to the nucleus. Well, those pictures, they're not drawn to scale, so they're kind of wrong. So how big is the nucleus? So if you popped open the blueberry and were searching for the nucleus ... You know what? It would be invisible. It's too small to see! OK. Let's blow up the atom -- the blueberry -- to the size of a house. So imagine a ball that is as tall as a two-story house. Let's look for the nucleus in the center of the atom. And do you know what? It would just barely be visible. So to get our minds wrapped around how big the nucleus is, we need to blow up the blueberry, up to the size of a football stadium. So imagine a ball the size of a football stadium, and right smack dab in the center of the atom, you would find the nucleus, and you could see it! And it would be the size of a small marble. And there's more, if I haven't blown your mind by now. Let's consider the atom some more. It contains protons, neutrons and electrons. The protons and neutrons live inside of the nucleus, and contain almost all of the mass of the atom. Way on the edge are the electrons. So if an atom is like a ball the size of a football stadium, with the nucleus in the center, and the electrons on the edge, what is in between the nucleus and the electrons? Surprisingly, the answer is empty space. (Wind noise) That's right. Empty! Between the nucleus and the electrons, there are vast regions of empty space. Now, technically there are some electromagnetic fields, but in terms of stuff, matter, it is empty. Remember this vast region of empty space is inside the blueberry, which is inside the Earth, which really are the atoms in the grapefruit. OK, one more thing, if I can even get more bizarre. Since virtually all the mass of an atom is in the nucleus -- now, there is some amount of mass in the electrons, but most of it is in the nucleus -- how dense is the nucleus? Well, the answer is crazy. The density of a typical nucleus is four times 10 to the 17th kilograms per meter cubed. But that's hard to visualize. OK, I'll put it in English units. 2.5 times 10 to the 16th pounds per cubic feet. OK, that's still kind of hard to figure. OK, here's what I want you to do. Make a box that is one foot by one foot by one foot. Now let's go and grab all of the nuclei from a typical car. Now, cars on average weigh two tons. How many cars' nuclei would you have to put into the box to have your one-foot-box have the same density of the nucleus? Is it one car? Two? How about 100? Nope, nope and nope. The answer is much bigger. It is 6.2 billion. That is almost equal to the number of people in the Earth. So if everyone in the Earth owned their own car -- and they don't -- (Cars honking) and we put all of those cars into your box ... That would be about the density of a nucleus. So I'm saying that if you took every car in the world and put it into your one-foot box, you would have the density of one nucleus. OK, let's review. The atom is really, really, really small. Think atoms in a grapefruit like blueberries in the Earth. The nucleus is crazy small. Now look inside the blueberry, and blow it up to the size of a football stadium, and now the nucleus is a marble in the middle. The atom is made up of vast regions of empty space. That's weird. The nucleus has a crazy-high density. Think of putting all those cars in your one-foot box. I think I'm tired.