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.
אתם כנראה כבר יודעים שהכל עשוי מדברים קטנים פיצפונים בשם אטומים. אולי אתם אפילו יודעים שכל אטום עשוי מחלקיקים אפילו יותר קטנים שנקראים פרוטונים, ניוטרונים ואלקטרונים. וכנראה שמעתם שאטומים הם קטנים. אבל אני בטוח שמעולם לא חשבתם על כמה הם קטנים באמת. ובכן, התשובה היא שהם ממש , ממש, ממש קטנים. אז אתם שואלים, כמה קטנים האטומים? כדי להבין את זה, בואו נשאל את השאלה הזו: כמה אטומים יש באשכולית:? ובכן בואו נניח שהאשכולית עשויה רק מאטומי חנקן, שזה לא ממש נכון, אבל יש אטומי חנקן באשכולית. ובכן, כדי לעזור לכם לדמיין את זה, בואו נגדיל כל אחד מהאטומים לגודל של אוכמניה. ואז מה יהיה צריך להיות גודלה של האשכולית? היא תצטרך להיות בגודל של -- ובכן, למעשה כדור הארץ. זה מטורף! אתם רוצים להגיד שאם אני אמלא את כדור הארץ באוכמניות, יהיה לי את אותו מספר של אטומי חנקן כמו באשכולית? זה נכון! אז כמה קטן הוא אטום? ובכן, הוא ממש, ממש, ממש, ממש קטן. ואתם יודעים מה? זה נעשה אפילו יותר מטורף. בואו נסתכל עכשיו לתוך כל אטום -- או לתוך האוכמניה, נכון? -- מה אנחנו רואים שם? במרכז האטום יש משהו שנקרא הגלעין, שמכיל פרוטונים וניוטרונים, ובחוץ תראו אלקטרונים. אז כמה גדול הגלעין? ובכן, אם אטומים הם כמו אוכמניות בכדור הארץ, כמה גדול יהיה הגלעין? אתם אולי תזכרו את התמונות הישנות של האטום מכיתת המדעים שלכם, בה ראיתם את הנקודה הקטנה הזו על הדף עם חץ מצביע לגלעין. ובכן, בתמונות האלו, הן לא מצויירות לפי קנה מידה, אז הן די לא נכונות. אז כמה גדול הגלעין? אז אם תפתחו את האוכמניה ותחפשו את הגלעין, אתם יודעים מה? הוא יהיה בלתי נראה. הוא קטן מידי כדי לראותו! אוקיי, בואו נגדיל את האטום -- האוכמניה -- לגודל של בית. אז דמיינו כדור בגובה של בית בן שתי קומות. בואו נחפש את הגלעין במרכז האטום. ואתם יודעים מה? בקושי תוכלו לראות אותו. אז כדי להבין כמה קטן הגלעין, אנחנו צריכים להגדיל את האוכמניה, לגודל של איצטדיון פוטבול. אז דמיינו כדור בגודל של איצטדיון פוטבול, וממש בדיוק במרכז האטום, תמצאו את הגלעין, ותוכלו לראות אותו! והוא יהיה בגודל של גולה קטנה. ויש עוד, אם לא השתגעתם עד עכשיו. בואו נחשוב על האטום קצת יותר. הוא מכיל פרוטונים, ניוטרונים ואלקטרונים. הפרוטונים והנייטרונים נמצאים בתוך הגלעין, ומכילים כמעט את כל המאסה של האטום. ממש בקצה נמצאים האלקטרונים. אז אם אטום הוא כדור בגודל של איצטדיון פוטבול, עם הגלעין במרכז, והאלקטרונים בקצה, מה יש בין הגלעין והאלקטרונים? למרבה הפלא, התשובה היא חלל ריק. (קולות של רוח) זה נכון. ריק! בין הגלעין והאלקטרונים, יש מרחבים גדולים של חלל ריק. עכשיו, טכנית יש כמה שדות מגנטיים, אבל במונחים של חומר, זה ריק. זיכרו שהאזור הגדול הזה של מרחב ריק נמצא בתוך האוכמניה, שהיא בתוך כדור הארץ, שהם בעצם האטומים בתוך האשכולית. אוקיי, עוד דבר אחד, אם אני יכול להיות אפילו יותר מוזר. מאחר וכמעט כל המסה של האטום היא בגלעין -- עכשיו, יש מעט מסה באלקטרונים, אבל רובה בגלעין -- כמה דחוס הגלעין? ובכן, התשובה מטורפת. הדחיסות של גלעין ממוצע היא ארבע כפול עשר בחזקת 17 קילוגרם למטר נפח. אבל זה קשה לדמיין. אוקיי, אני אגיד את זה במידות אנגליות. 2.5 כפול 10 בחזקת פאונדים לרגל נפח.16 אוקיי, זה עדיין די קשה לתפיסה. אוקיי, הנה מה שאני רוצה שתעשו. צרו קופסה בגודל רגל על רגל על רגל. עכשיו עכשיו בואו ניקח את כל הגלעינים ממכונית טיפוסית. עכשיו, מכוניות שוקלות בממוצע שני טון. כמה גלעינים ממכוניות צריך לשים בתוך הקופסה כדי שקופסת הרגל המרובע תהייה באותה דחיסות של הגלעין? האם זו מכונית אחת? שתיים? אולי 100? לא, לא ולא. התשובה היא הרבה יותר גדולה. זה 6.2 מיליארד. זה כמעט שווה למספר האנשים על כדור הארץ. אז אם לכולם על כדור הארץ היתה מכונית -- ואין להם -- (מכוניות צופרות) והיינו שמים את כל המכוניות בקופסה שלכם... זו תהיה בערך הדחיסות של הגלעין. אז אני אומר שאם הייתם לוקחים את כל המכוניות בעולם והייתם שמים אותן בתוך הקופסה הזו, היתה לכם דחיסות של גלעין אחד. אוקיי, בואו נחזורו. האטום הוא ממש, ממש, ממש קטן. תחשבו על אטומים באשכולית כמו אוכמניות בכדור הארץ. הגלעין הוא קטן בצורה מטורפת. עכשיו הביטו לתוך האוכמניה, ותגדילו אותה לגודל של איצטדיון פוטבול, ועכשיו הגלעין הוא גולה במרכז. האטום עשוי ממרחב ריק עצום. זה מוזר. הגלעין בעל דחיסות מדהימה. חשבו על לשים את כל המכוניות בעולם בקופסה בגודל של 30 ס"מ רבועים. אני חושב שאני עייף.