Din metale aproape indestructibile, ca wolframpână la norii delicati de pe cer, atomii alcătuiesc totul în jurul nostru. Dar acești atomi se ating vreodată unul de altul? Ca și în cazul majorității subiectelor din fizica atomică, răspunsul este mai complicat decât v-ați aștepta.
Înainte de a putea răspunde la această întrebare, este important să definim ce înțelegem prin „atingere”, a spus Christopher Bairdprofesor asociat de fizică la Universitatea West Texas A&M.
„La scara umană, ceea ce ne referim de obicei când spunem că două obiecte se ating este că suprafața exterioară bine definită a unui obiect se află în aceeași locație cu suprafața exterioară bine definită a celuilalt obiect”, a spus Baird pentru Live. Știința într-un e-mail. „[But] acest tip de atingere nu are cu adevărat sens la scară atomică, deoarece atomii nu au suprafețe exterioare bine definite.”
Un atom nu este nici un obiect solid, nici cea mai mică unitate cunoscută oamenilor de știință. În schimb, un atom este format din mulți particule diferite care interacționează după reguli specifice. În miezul său, un atom este un nucleu înconjurat de un nor de electroni.
Dar o privire mai atentă arată că acest nucleu cuprinde protoni și neutroni, care sunt formați din particule numite quarci și gluoni. Atomii diferitelor elemente au numere diferite de protoni, neutroni și electroni. De exemplu, un atom de hidrogen are un proton, un electron și zero neutroni, în timp ce uraniul are 92 de protoni, 92 de electroni și până la 146 de neutroni. (Numărul de neutroni dintr-un element poate varia în funcție de izotopul acesta.)
Înrudit: Există cu adevărat universurile cuantice?
Norul de electroni al unui atom face dificilă determinarea unei limite exacte pentru „atingere”, a spus Baird. În schimb, este mai util să-l definiți ca punctul care declanșează un efect fizic sau chimic, cum ar fi crearea de legături chimice. Acest lucru poate apărea atunci când norii de electroni ai atomilor se suprapun în mod semnificativ, a spus el.
„Ei se ating atunci când orbitalii de electroni ai unui atom se suprapun suficient de orbitalii de electroni ai celuilalt atom încât efectele fizice sau chimice încep să aibă loc”, a explicat Baird. „Aceasta este probabil una dintre cele mai bune definiții pentru atingerea la scara atomică”.
Această „atingere” poate fi rezultatul diferitelor forțe, inclusiv electromagnetism, gravitaţie şi mecanica cuantică. Lichidele și solidele se ating în mod obișnuit prin crearea de legături chimice, a spus Baird, iar gazele se ating prin sărirea unele de altele.
O altă formă de atingere poate avea loc atunci când particulele se ciocnesc la viteze mari, ca într-un accelerator de particule precum CERN. Ciocnitorul mare de hadroni în Elveția, a spus Zhiquan Sundoctorand la Centrul de Fizică Teoretică al MIT.
„Când atomii se ciocnesc unii cu alții cu o energie suficient de mare, astfel încât norii lor de electroni să se suprapună … nucleele ar putea suferi ciocniri elastice sau inelastice”, a spus Sun pentru Live Science într-un e-mail. „Dacă ciocnirea este elastică, nucleul pur și simplu își schimbă direcțiile și își găsește din nou electronii și devine același atom ca a fost. Dacă nucleele se ciocnesc în mod inelastic, se desparte în protoni și neutroni și aceștia pot forma nuclee diferite”.
La CERN (Organizația Europeană pentru Cercetare Nucleară), particulele se ciocnesc la energii foarte mari pentru a sparge particulele și chiar a forma particule noi, subatomice, cum ar fi bosonul Higgs. Ciocniri similare au avut loc probabil în universul timpuriu.
La sfârșitul zilei, chiar dacă atomii nu se ating în același mod în care o facem noi, atingerea atomică este ceea ce alcătuiește viața așa cum o știm, a spus Baird.
„Un scaun sau o piatră nu s-ar putea ține împreună sub forma unui scaun sau a unei stânci dacă atomii obiectului nu s-ar atinge prin legăturile lor chimice”, a spus el. „Toate efectele materiale apar din cauza unei forme de atomi care se ating între ei, inclusiv reacții chimice, vibrații, unde sonore, căldură și așa mai departe.”
Comentarii recente