La materia casi no existe

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La materia es todo lo que somos y prácticamente todo lo que conocemos y conoceremos a lo largo de nuestra vida. Mi cuerpo, tu cuerpo, nuestro planeta, el sol y las estrellas son algunos ejemplos ello.
Como sabemos, la materia está constituida por átomos, que en su momento se los llamo la unidad mínima indivisible, aunque ya en la actualidad sabemos que el átomo tiene un núcleo en el cual nos encontramos con neutrones y protones sobre el cual giran a su alrededor los electrones. Y, a su vez, todos ellos se encuentran formados por quarks.

Ahora bien, el átomo es cuanto menos increíblemente raro, muy raro. Sí alguien lo hubiese diseñado realmente tuvo que tener mucha mala leche al hacerlo. Su estructura no deja de sorprender a los físicos y sus extrañas proporciones han provocado un sin fin de dolores de cabeza a los científicos en los últimos 100 años. A día de hoy, todavía no se comprende por qué es tan extraño el átomo.

Vamos a ver con unos pocos números estas cosas tan extrañas que tienen los átomos:

Para empezar, después de ver esta simpática y simple imagen podemos notar que los electrones giran alrededor de ese gran núcleo. Pero, lo más importante de éste no se deja ver en ella, lo más importante son las proporciones y las escalas. Esta imagen no está a escala, esta muy desproporcionada, los electrones son tremendamente grandes en élla y se encuentran muy cerca del núcleo, estos se deberían encontrar muchísimo más lejos. Vamos a ver por que:

El núcleo atómico tiene un radio (o diámetro, en estas dimensiones nos resulta prácticamente lo mismo) del orden de 10^-15 metros (15 ceros a la izquierda) y el electrón gira con una orbita de un tamaño del orden de 10^-10 metro (una diezmil millonesima de metro)

Quizás resulte difícil de notar la diferencia tan solo con estos números, por ello voy a dar un par de ejemplos que todo el mundo entenderá:

L (diámetro del átomo) = 10^-15 (1 Fermi)
l (órbita del electrón) = 10^-10 (1 Amstrong)

Hagamos una comparación, intentaremos poner a escala este dibujo, sí es que se puede:

_ Sí el núcleo tiene 2 cm (tal como se ve en el dibujo) lo que es igual a 0,02 metros (ó 10^-2 metros) ¿A qué distancia se debería encontrar el electrón para que se encuentre correctamente a escala?

Pues bien, lo resolveremos con una simple ecuación:

Órbita del electron/ diámetro del átomo del dibujo = núcleo atómico/ X

10^-15m/10^-2m = 10^-10m/X

Despejamos X:

X= 10.000 metros

Es decir, lo esta ecuación nos dice es que sí el dibujo que tenemos aquí estuviese a escala,
el electrón que vemos en la imagen debería encontrarse a una distancia de unos ¡¡10.000 metros!!, o lo que es lo mismo: ¡¡unos 10 kilómetros!!
¡El electrón se encuentrá increíblemente lejos del núcleo!

Supongamos ahora que el núcleo del átomo tuviera el tamaño de la tierra
(Radio (r)= 6,3 . 10^6).
Haciendo la misma ecuación, nos sale que el electrón debería encontrarse a una distancia de:

6,3 x 10^11 lo que es lo mismo a: 6300000000000 metros.

Para hacernos una idea, esta es aproximadamente la distancia de la tierra al sol. Sí el núcleo atómico tuviese el mismo tamaño que el planeta tierra, el primer electrón orbitandolo se encontraría cerca del sol

Esto significa que la materia está “hueca”, muy hueca. Prácticamente ¡está vacía!

Supongamos que comprimimos la materia, supongamos que quitamos todo ese abismal espacio que hay sin utilizar entre los átomos. Hagamos un pequeño ejercicio mental, vamos a olvidarnos de los electrones y hagamos de cuenta que la materia se compone sólo de núcleos atómicos que se colocan uno junto a otro (supongamos que no existen cargas electrostáticas ni nada que lo impidan).

Puesto que el diámetro promedio de un núcleo es 10^-10 metros, en un metro cabrían 10^10 núcleos colocados uno al lado del otro (diez mil millones)
Pensemos ahora en un cuerpo muy grande, pensemos en la luna.

La luna tiene un diámetro de 3400 km, lo que es lo mismo: 3,4 x 10^6 metros. Sí colocamos todos los núcleos de los atomos que componen la luna uno al lado del otro, olvidandonos de los electrones, esta nos quedaría con un diámetro de 34 metros.

¡¡Podríamos guardar a la luna en el jardín de nuestra casa!!