(Muziek)
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.
Je weet waarschijnlijk al dat alles is opgebouwd uit kleine, kleine dingen: atomen. Je weet misschien nog dat elk atoom uit nog kleinere deeltjes bestaat: protonen, neutronen en elektronen. En je hebt waarschijnlijk gehoord dat atomen klein zijn. Heb je er al eens over nagedacht hoe klein atomen werkelijk zijn? Het antwoord is dat ze heel, heel, heel klein zijn. Hoe klein zijn die atomen eigenlijk? Daarom deze vraag: hoeveel atomen zitten er in een grapefruit? Stel dat de grapefruit alleen uit stikstofatomen is samengesteld, dat is niet helemaal waar, maar er zitten wel stikstofatomen in een grapefruit. Om dit te visualiseren, gaan we van elk van de atomen opblazen tot de grootte van een bosbes. Hoe groot zou de grapefruit dan worden? Ze zou dan ongeveer zo groot zijn als de aarde. Dat is te gek! Als ik de aarde zou opvullen met bosbessen, zou ik hetzelfde aantal stikstofatomen hebben als in een grapefruit? Dat klopt! Hoe groot is dan een atoom? Nou, het is heel, heel, heel, heel klein. En weet je wat? Het wordt nog gekker. Laten we nu eens de binnenkant van elk atoom bekijken -- van de bosbes dus. -- Wat zie je daar? In het midden van het atoom zit de kern met protonen en neutronen, en aan de buitenkant zou je elektronen zien. Dus hoe groot is dan de kern? Als atomen als bosbessen in de aarde zijn, hoe groot zou de kern dan zijn? Op oude foto's van het atoom uit de wetenschapsles. zag je een stip met een pijl wijzend naar de kern. Die foto's zijn helemaal niet op schaal getekend. Eigenlijk zijn ze helemaal fout. Hoe groot is de kern dan? Als je de bosbes zou openmaken om de kern te zoeken, zou ze onzichtbaar zijn. Veel te klein om te zien! OK. Nu pompen we het atoom -- de bosbes -- op tot de grootte van een huis. Stel je een bal voor die zo groot is als een huis met twee verdiepingen. Laten we eens kijken naar de kern in het midden van dat atoom. Ze zou nauwelijks zichtbaar zijn, zo klein. Om een beter idee te krijgen hoe groot de kern is, moeten we de bosbes tot de grootte van een voetbalstadion opblazen. Stel je een bal voor met de grootte van een voetbalstadion. Midden in dat atoom zou je de kern kunnen zien! Met de grootte van... een kleine knikker. En er komt nog, als je nu nog niet van je sokken bent geblazen. Laten we nog eens wat dieper ingaan op het atoom. Het bevat protonen, neutronen en elektronen. De protonen en neutronen zitten in de kern, en bevatten bijna de hele massa van het atoom. Aan de buitenkant zitten de elektronen. Als een atoom is als een bal met de grootte van een voetbalstadion, de kern in het centrum en de elektronen aan de rand, wat is er dan tussen de kern en de elektronen? Verrassend genoeg: niks. (Windlawaai) Dat klopt. Leeg! Er zit niks tussen de kern en de elektronen. Er zijn wat elektromagnetische velden, maar geen dingen, geen materie, het is er leeg. Vergeet niet dat deze uitgestrekte lege ruimte binnen de bosbes zit, en die weer in de aarde, als de atomen in de grapefruit. Het kan nog gekker. Omdat vrijwel alle massa van een atoom in de kern zit -- een beetje massa ook wel in de elektronen, maar de meeste massa zit in de kern -- hoe dicht is dan de kern? Het antwoord is te gek. De dichtheid van een typische kern is vier keer 10 tot de 17e kilogram per kubieke meter. Dat is moeilijk voor te stellen. Dat is moeilijk voor te stellen. Dat is moeilijk voor te stellen. Dat is nog altijd moeilijk voor te stellen. Probeer dit eens: maak een doos van 30 bij 30 bij 30 centimeter. Nu nemen we alle kernen van een typische auto. Veronderstel dat auto's gemiddeld twee ton wegen. Hoeveel kernen van auto’s moet je dan in die doos steken opdat ze even dicht als de kern zou zijn? Is het één auto? Twee? Ongeveer 100? Nee en nog eens nee. Veel en veel meer. 6,2 miljard. Dat is bijna gelijk aan het aantal mensen op aarde. Als iedereen op aarde een eigen auto zou hebben -- wat niet zo is -- en we al die auto's in die doos zouden persen dan zou die de dichtheid van een kern hebben. Als je elke auto in de wereld in je doos van 30 cm zou steken dan zou je de dichtheid van één kern hebben. We overlopen het nog eens. Het atoom is heel, heel, heel klein. Denk aan de atomen in een grapefruit zoals bosbessen in de aarde. De kern is verschrikkelijk klein. Als zo’n bosbes zo groot zou zijn als een voetbalstadion, dan zou de kern in het midden zo groot als een knikker zijn. Het atoom bevat uitgestrekte gebieden lege ruimte. Dat is raar. De kern heeft een superhoge dichtheid. Denk aan al die auto’s in die doos van 30 cm. Ik denk dat ik een beetje moe ben. (Geeuwt)