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.
Có lẽ bạn đã biết rẳng tất cả mọi thứ đều cấu tạo từ các nguyên tử tí hon và mỗi nguyên tử được cấu tạo từ các hạt còn nhỏ hơn gọi là Proton, Neutron và Electron. Và bạn chắc cũng biết là những nguyên tử rất nhỏ. Nhưng tôi các rằng bạn chưa bao giờ nghĩ nguyên tử nhỏ như thế nào. Câu trả lời là chúng thực sự rất, rất, rất nhỏ. Vậy, bạn sẽ hỏi, nguyên tử nhỏ đến mức độ nào? Để hiểu được điều này, hãy đặt ra câu hỏi sau: Có bao nhiêu nguyên từ trong một quả bưởi? Giả sử rằng quả bưởi được tạo nên chỉ từ những nguyên tử Nitơ, nói vậy không đúng lắm, nhưng đúng là trong bưởi có Nitơ Để dễ hình dung, hãy thổi phồng mỗi nguyên tử này lên cho to bằng quả việt quất. Khi đó quả bưởi sẽ to như thế nào? Nó sẽ có cùng kích thước với -- chà thực ra là, Trái Đất đó. Thật điên rồ! Ý là nếu tôi lấp đầy Trái Đất bằng những quả việt quất, thì số việt quất đó sẽ bằng số nguyên tử Nitơ trong 1 quả bưởi? Đúng vậy! Vậy nguyên tử nhỏ như thế nào? Chà, chúng thực sự rất, rất nhỏ. Và bạn biết không? Điều này còn điên rồ hơn nữa này. Hãy nhìn vào trong mỗi nguyên tử - chính là quả việt quất ấy. Bạn thấy gì trong đó? Ở tâm của nguyên tử là hạt nhân, nơi chứa proton và nơtron, và ở bên ngoài bạn sẽ thấy các hạt electron Vậy hạt nhân to đến mức nào? Nếu nguyên tử giống quả việt quất thì hạt nhân sẽ to bằng cái gì? Bạn chắc vẫn nhớ những bức tranh về nguyên tử trong lớp khoa học, trong đó có chấm nhỏ này trên trang giấy với mũi tên chỉ vào hạt nhân. Thực ra những bức tranh đó vẽ không đúng tỉ lệ đâu, nên về cơ bản là sai. Thế hạt nhân to như thế nào? Nếu bạn bổ quả việt quất ra để tìm hạt nhân,,, Bạn biết không, bạn sẽ chẳng thấy nó đâu Nó sẽ nhỏ đến mức không nhìn được. Được rồi. Hãy phóng to nguyên tử - trái việt quất to bằng một ngôi nhà. Hãy tưởng tượng một quả bóng cao bằng ngôi nhà 2 tầng. Giờ ta đi tìm hạt nhân ở tâm nguyên tử nhé. Và bạn biết không? Ta chỉ lờ mờ thấy được nó thôi. Vậy để giải đáp thắc mắc về độ lớn của hạt nhân, ta cần phải phóng to trái việt quất bằng kích cỡ 1 sân vận động. Hãy hình dung quả bóng to bằng một sân vận động, và ngay chính giữa tâm của nguyên tử, bạn có thể tìm thấy hạt nhân và có thế thấy nó rồi! Và nó có kích thước của một viên bi nhỏ. Và còn đáng ngạc nhiên hơn nữa Hãy xem xét nguyên tử kĩ hơn nhé. Nó có proton, nơtron và electron. Proton và nơtron ở trong hạt nhân, và chiếm hầu hết khối lượng của nguyên tử. Các electron nằm tít ngoài rìa. Vậy nếu một nguyên tử giống như quả bóng to bằng sân vận động, với hạt nhân ở trung tâm và các electron ở ngoài rìa, vậy cái gì nằm ở giữa hạt nhân và các electron? Ngạc nhiên thay, câu trả lời là khoảng không. (Tiếng gió) Đúng vậy! Trống rỗng! Giữa hạt nhân và electron, là một khoảng trống lớn. Nói chính xác, ở đó có các trường điện từ, nhưng về mặt vật chất, nó hoàn toàn trống rỗng. Hãy nhớ rằng khoảng không rộng lớn này nằm trong quả việt quất, ở trong Trái Đất, giống như những nguyên tử trong quả bưởi. Được rồi, một điều nữa, nếu nó vẫn chưa đủ kì lạ. Vì gần như khối lượng nguyên tử nằm trong hạt nhân - các electron chỉ chiếm khối lượng rất nhỏ nhưng chủ yếu là ở hạt nhân - thì hạt nhân đặc đến mức nào? Câu trả lời thật điên rồ. Độ đặc của một hạt nhân đặc trưng là 4x10^17 kg/m3. Nhưng, con số đó thật khô khan. OK, tôi sẽ nói theo đơn vị của Anh nhé. 2.5x10^16 pound/ft3. Ok, số này vẫn khó hình dung. Được rồi, tôi muốn bạn làm điều này. Làm một chiếc hộp chiều dài, rộng, cao đều là 1 foot. Bây giờ hãy đi lấy tất cả hạt nhân từ một chiếc ô tô. Ô tô nặng trung bình khoảng 2 tấn. Phải đặt bao nhiêu chiếc ô tô vào để có một hộp có cùng độ đặc với hạt nhân? Một chiếc? Hay là hai? 100 thì sao? Không, không và không. Câu trả lời lớn hơn rất nhiều. Là 6.2 tỉ. Con số này gần bằng dân số Trái Đất. Vậy nếu mỗi người trên Trái Đất sở hữu 1 chiếc ô tô - và mặc dù không phải vậy- (tiếng còi xe) và chúng ta đặt tất cả chỗ xe vào chiếc hộp... Ta sẽ có độ đặc của hạt nhân. Vậy có thế nói rằng nếu ta lấy tất cả xe hơi trên thế giới và đặt chúng vào chiếc hộp có kích thước 1 foot, thì bạn sẽ có được độ đặc của hạt nhân. Được rồi, hãy xem lại nhé. Nguyên tử thực sự, rất, rất nhỏ. So nguyên tử với quả bưởi cũng như so quả việt quất với Trái Đất Hạt nhân còn nhỏ hơn nhiều. Nếu nhìn bên trong quả việt quất, và phóng to nó bằng sân vận động, thì hạt nhân chỉ to bằng viên bi nằm ở giữa. Cấu tạo của nguyên tử hầu hết là khoảng trống mênh mông. Thật kì lạ. Hạt nhân có độ đặc kinh khủng. Tương đương 6.2 tỷ cái xe nhét trong cái hộp 1foot. Tôi nghĩ là tôi mệt rồi.