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.
Provavelmente já sabem que tudo é constituído por coisas minúsculas chamadas átomos e que um átomo é constituído por partículas ainda mais pequenas chamadas protões, neutrões e eletrões. E já devem ter ouvido dizer que os átomos são pequenos. Mas aposto que nunca pensaram em como os átomos são realmente pequenos. A resposta é que eles são mesmo muitíssimo pequenos. E perguntam: "Até que ponto são pequenos os átomos?" Para perceber isso, façamos uma pergunta: "Quantos átomos existem numa toranja? Partamos do princípio que a toranja é constituída apenas por átomos de azoto, o que não é verdade, embora haja átomos de azoto numa toranja. Para vos ajudar a visualizar isso, vamos inchar cada um dos átomos até ao tamanho de um mirtilo. De que tamanho ficaria a toranja? Ficaria do mesmo tamanho de... da Terra! É uma loucura! Então, se eu enchesse a Terra com mirtilos, haveria o mesmo número de átomos de azoto que a toranja tem? É isso mesmo! Então, de que tamanho é o átomo? Bem, é realmente pequeníssimo! Sabem que mais? As coisas ainda ficam mais loucas. Espreitemos para dentro do átomo — ou seja, do mirtilo. O que é que lá vemos? No centro do átomo há uma coisa chamada núcleo, que contém protões e neutrões e, à roda dele, vemos eletrões. Então, de que tamanho é o núcleo? Se os átomos são como mirtilos na Terra, de que tamanho será o núcleo? Recordam as antigas imagens do átomo das aulas de ciências, em que se via um pontinho na página, com uma seta a apontar para o núcleo? Essas imagens não estavam desenhadas à escala, por isso são incorretas. Então, de que tamanho é o núcleo? Se rebentássemos o mirtilo e procurássemos o núcleo... sabem uma coisa? Ele seria invisível. É demasiado pequeno para o podermos ver. Ok. Vamos inchar o átomo — o mirtilo — até ao tamanho de uma casa. Imaginem uma bola da altura de uma casa de dois pisos. Procuremos o núcleo no centro do átomo. Sabem que mais? Quase não o conseguimos ver. Para convencer a nossa cabeça do tamanho que o núcleo tem, precisamos de inchar o mirtilo até ao tamanho de um estádio de futebol. Imaginem uma bola do tamanho de um estádio de futebol e se mergulharmos no centro do átomo, encontraremos o núcleo e poderemos vê-lo. Seria do tamanho de um pequeno belindre. E há mais, se ainda não estão com a cabeça a andar à roda. Observemos melhor o átomo. Contém protões, neutrões e eletrões. Os protões e neutrões vivem dentro do núcleo e contêm quase toda a massa do átomo. À roda deles estão os eletrões. Então, se um átomo for como uma bola do tamanho de um estádio de futebol, com o núcleo no centro, e os eletrões à sua volta, o que é que há entre o núcleo e os eletrões? Surpreendentemente, a resposta é um espaço vazio. É isso. Vazio! Entre o núcleo e os eletrões há vastas regiões de espaço vazio. Tecnicamente, há campos eletromagnéticos mas, em termos de matéria, está vazio. Lembrem-se que esta vasta região de espaço vazio está dentro do mirtilo que está dentro da Terra, que são os átomos da toranja. Ok, mais uma coisa, se é possível ser-se ainda mais bizarro. Como, na prática, toda a massa de um átomo está no núcleo — ainda há uma pequena quantidade de massa nos eletrões. mas a maior parte está no núcleo — qual é a densidade do núcleo? A resposta é de loucos. A densidade de um núcleo vulgar é quatro vezes 10 elevado à 10.ª potência de quilos por metro cúbico. Mas isso é difícil de visualizar. Vamos pô-lo em unidades inglesas. 2,5 vezes 10 elevado à 16.ª potência de libras por pé cúbico. Ok, continua difícil de visualizar. Então, façam o seguinte. Façam uma caixa com 30 cm x 30 cm x 30 cm. Agora agarremos em todos os núcleos de um automóvel vulgar. Os carros, em média, pesam duas toneladas. Quantos núcleos de carros precisaríamos de meter na caixa para que essa caixa tivesse a mesma densidade do núcleo? Será de um carro? De dois? Que tal de 100? Não, não e não. A resposta é e muito mais. Seriam 6200 milhões. É quase igual ao número de pessoas na Terra. Se todas as pessoas na Terra tivessem um carro — e não têm — e puséssemos todos esses carros nessa caixa... isso seria aproximadamente a densidade de um núcleo. Digo-vos que, se agarrassem em todos os carros do mundo e os metessem numa caixa de 30 cm, teriam a densidade de um núcleo. Ok, vamos fazer uma revisão. O átomo é realmente muitíssimo pequeno. Pensem nos átomos duma toranja como mirtilos dentro da Terra. O núcleo é incrivelmente pequeno. Agora, olhem para dentro do mirtilo. Inchem-no até ao tamanho de um estádio de futebol. Agora, o núcleo é um belindre no meio. O átomo é constituído por vastas regiões de espaço vazio. É esquisito. O núcleo tem uma densidade espantosa. Pensem em pôr todos aqueles carros numa caixa de 30 cm. Acho que estou a ficar cansado.