Definir “Vacío”.
Hasta donde hemos podido determinar, todas las partículas fundamentales son puntuales (si tienen un tamaño o subcomponentes, son demasiado pequeños o están demasiado unidos para que podamos determinarlos).
Un átomo está hecho de electrones (fundamentales) y neutrones y protones. Los neutrones y protones están formados por tres quarks (fundamental).
- ¿Podemos dividir un átomo usando ultrasonido?
- ¿Por qué un electrón absorbe un fotón?
- ¿Por qué se colorean los objetos?
- Teóricamente, ¿qué pasaría si una cuchilla del tamaño de un átomo cortara un cuerpo? ¿Causaría algún daño?
- ¿Podría haber un líquido que no esté hecho de moléculas o átomos (por ejemplo, neutrones o gluones)?
Entonces, en cierto sentido, sí. Ningún número finito de puntos matemáticos puede llenar el espacio.
Por otro lado, algo mantiene esos componentes juntos en el patrón que vemos como átomos. Ese algo a menudo se expresa como campos, o como intercambio de partículas virtuales (que son excitaciones de un campo). Y un campo es una estructura matemática que asocia uno o más números con cada punto en el espacio. Una infinidad de puntos en cualquier volumen finito, incluso uno tan pequeño como un átomo.
Entonces, puede decir que está lleno de partículas o campos virtuales, o de espacio vacío (que no está vacío en el significado cotidiano de ese término porque también está lleno de los mismos campos y partículas virtuales, solo que carece de los electrones y quarks que la pregunta excluyó )
En la infancia de las computadoras, mucho antes de que se acuñara el término “realidad virtual”, Feynman intentó describir el universo solo en términos de partículas fundamentales, siendo el espacio tridimensional una ilusión que emerge de las interacciones entre partículas, en lugar de un realidad dentro de la cual existían las partículas. Es una idea encantadora, pero no pudo hacer que funcione para el mundo real. Luego encontró electrodinámica cuántica y diagramas de Feynman, que sí funcionaron.
Finalmente, el único lenguaje que funciona para todo esto es la matemática. El inglés es demasiado vago y sus conceptos están demasiado vinculados a la mecánica de los objetos que pesan entre un gramo y una tonelada y se mueven a una pequeña fracción de la velocidad de la luz.
Para un átomo podemos definir una fórmula para la probabilidad de detectar un electrón en cada ubicación con respecto a su centro, y experimentalmente podemos medir esa densidad de electrones, más comúnmente con difracción de rayos X. Las observaciones y las fórmulas están de acuerdo. Pero nunca podemos determinar dónde está un electrón en particular ahora, porque para detectar un electrón tenemos que aplastarlo con tanta fuerza (con un fotón de rayos X) que ya no está cerca de ese átomo.
Estoy bastante contento de pensar en las funciones de densidad de electrones (y las funciones de densidad de nucleones si alguna vez se necesitan) como una especie de niebla de materia de electrones y de nucleones, de forma análoga a la forma en que un diseñador de aviones usa la densidad del aire, no moléculas individuales. Para la química y la ciencia de los materiales, esto funciona bastante bien. Entonces, con esa aproximación, un átomo está mayormente lleno de electrones de densidad variable, y su núcleo es un bulto mucho más pequeño, mucho más denso, en su mayoría de nucleones. Pero es una visualización aproximada, un poco mejor que la antigua visualización de sol y planetas. Para la realidad, como mejor sabemos, debes usar las matemáticas.
