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.
Vous le savez sans doute, tout est fait de minuscules choses, les atomes. Ces atomes sont faits de particules plus petites encore, les protons, neutrons et électrons. On vous a sûrement dit que les atomes sont petits. Mais je parie que vous n’avez jamais pensé à la taille réelle des atomes. Eh bien, la réponse est qu’ils sont vraiment, vraiment petits. Vous vous demandez donc à quel point ils sont petits ? Pour bien comprendre, posons cette question : combien d’atomes y a-t-il dans un pamplemousse ? Supposons que ce pamplemousse n’est fait que d’atomes d’azote, ce qui est faux mais il y a des atomes d’azote dans les pamplemousses. Pour vous aider à visualiser, agrandissons ces atomes à la taille d'une myrtille. Alors, quelle taille le pamplemousse devrait-il avoir ? Il devrait être aussi gros que… en fait, aussi gros que la Terre. C’est fou ! Si je remplis la Terre de myrtilles, j'aurais le même nombre d'atomes d'azote que dans un pamplemousse ? Exact ! Alors, quelle est la taille de l’atome ? Il est vraiment, vraiment, vraiment petit. Et vous savez quoi ? Plus fou encore. Regardons maintenant à l’intérieur de chaque atome - et donc de la myrtille -- Qu'y voyez-vous ? Au centre de l’atome, il y a le noyau, qui contient des protons et neutrons, et à l’extérieur, vous verriez des électrons. Alors quelle est la taille du noyau ? Si les atomes sont comme des myrtilles, quelle serait la taille du noyau ? Vous vous souvenez peut-être d’illustrations en cours de sciences, avec un petit point sur la page et une flèche pointant vers le noyau. Ces images ne sont pas dessinées à l’échelle, elles sont erronées. Alors quelle est la taille du noyau ? Si vous ouvriez la myrtille et cherchiez le noyau, vous savez quoi ? Il serait invisible. Il est trop petit pour qu’on le voit ! Ok. Agrandissons l'atome - la myrtille - à la taille d'une maison. Imaginez une balle haute comme une maison de deux étages. Cherchons le noyau au centre de cet atome. Vous savez quoi ? Il serait à peine visible. Alors pour bien comprendr la taille du noyau, il faut agrandir la myrtille à la taille d’un stade de football. Imaginez alors une balle de la taille d’un stade, et juste au centre de cet atome, vous trouveriez le noyau et vous pourriez le voir ! Et il serait de la taille d’une petite bille. Et ce n’est pas tout, si je ne vous ai pas assommé. Revenons à l’atome : il contient protons, neutrons et électrons. Protons et neutrons sont à l’intérieur du noyau, et contiennent presque toute la masse de l’atome. A la périphérie se trouvent les électrons. Si un atome est une balle de la taille d’un stade de football, avec le noyau au centre et les électrons aux bords, qu’y a-t-il entre le noyau et les électrons ? Étonnamment, la réponse est du vide. (Bruit de vent) C’est ça, du vide ! Entre le noyau et les électrons, il y a un grand vide. Techniquement, il y a un champ électromagnétique, mais en terme de matière, c'est vide. Souvenez-vous que ce grand vide est à l’intérieur de la myrtille, qui est à l’intérieur de la Terre, qui est en fait les atomes dans le pamplemousse. Encore une chose, comme si ça pouvait être encore plus étrange. Puisque virtuellement toute la masse d’un atome est dans le noyau - il y a de la masse dans les électrons, mais la majorité est dans le noyau - quelle est la densité du noyau ? La réponse est dingue. La densité d’un noyau type est de 40 puissance 17 kg par mètre cube. Mais c’est difficile à concevoir. En unités de mesure anglaises, 2,5 x 10 puissance 16 livres par pied cube Bon, toujours difficile à concevoir. Voici ce que je veux que vous fassiez. Faites une boîte de 30 cm par 30 cm par 30 cm. Prenons maintenant tous les noyaux d'une automobile standard. Les voitures pèsent 2 tonnes en moyenne. Combien de noyaux d’automobiles devrions-nous mettre dans la boîte pour que la boîte ait la même densité que le noyau ? Une voiture ? Deux ? Cent ? Non, non et encore non ! La réponse est beaucoup plus grande. 6,2 milliards de voitures ! C’est environ le nombre d’habitants sur notre planète. Alors si tout le monde sur Terre possédait une voiture - et ce n'est pas le cas - et qu’on mette toutes ces voitures dans votre boîte, elle aurait environ la densité d'un noyau. Donc si on prenait toutes les voitures du monde et qu’on les mettait dans votre boîte, on aurait la densité d'un noyau. Bon, reprenons de puis le début. L’atome est vraiment, vraiment, vraiment petit. Pensez aux atomes dans un pamplemousse comme à des myrtilles sur la Terre. Le noyau est extrêmement petit. Regardez à l’intérieur de la myrtille et agrandissez-la à la taille d’un stade de football, et maintenant le noyau est une bille au centre. L'atome est fait de grands espaces vides. C'est étrange. Le noyau a une densité super-élevée. Mettez toutes ces voitures dans la boîte de 30x30 cm. Je crois que je suis exténué.