¿Cómo podría caber todo ese peso en un espacio tan pequeño cuando se saca todo el espacio de un átomo?

Bueno, lo primero que hace que la idea de exprimir el espacio vacío de los átomos sea realmente difícil de imaginar es que no tenemos forma de hacerlo en física.

Los átomos existen como unidades equilibradas de fuerza fuerte, fuerza débil y fuerza electromagnética. Mantienen los componentes del átomo (quarks que forman protones y neutrones, rodeados de electrones) en equilibrio y permiten muy poco movimiento a esta escala.

Del mismo modo, las moléculas y los sólidos están unidos por fuerzas electromagnéticas que permiten un pequeño margen de maniobra, pero no una compresión que literalmente toca un átomo con otro.

Por lo tanto, tiene razón al tener problemas para imaginar los elementos que contribuyen a la masa, todos los existentes en el mismo lugar, condensando así la masa en un volumen más pequeño. Así no es como existe la materia.

Pero sí, hay mucho espacio “vacío” entre los quarks y los electrones. Estas partículas en sí mismas no tienen ningún volumen en absoluto. Entonces, literalmente, TODO el espacio entre los tres quarks está vacío. Pero a un protón no le falta volumen porque la separación de los tres quarks define un volumen por su ubicación. Extraño, ¿no es así?

1) Perdón por ser pedante, pero probablemente quieras decir “masa” en lugar de “peso” aquí.

2) Sí, es increíble, pero acepto que así son las cosas.

3) Aquí hay una complicación. La mayor parte de la masa está en el núcleo (protones y neutrones).

Los protones y los neutrones están hechos de quarks. ¿De dónde viene su masa?

Puedes leer “Orígenes de la masa: no es lo que piensas” (el enlace a continuación) para averiguarlo.

Puede sorprenderse (y un poco confundido) por la respuesta. No te preocupes Es complicado.

(Este enlace se escribió antes de que se confirmara el descubrimiento del bosón de Higgs, pero eso no afecta el razonamiento).

http://www.fnal.gov/pub/today/ar

4) Sam me pidió que escribiera un poco más sobre esto, quien hizo la pregunta. Aquí hay algunas cosas, basadas en sus comentarios.

En una “estrella de neutrones”, los átomos se han “colapsado”. Los electrones han sido forzados al núcleo atómico por la gravedad. Los “agujeros negros” tienen materia aún más densa y se han escrito muchas cosas sobre sus propiedades extrañas. Los agujeros negros son un tema complicado y no soy un experto en ellos, pero puedes leer muchas cosas sobre ellos. Si la materia se condensara, como en una estrella de neutrones, por supuesto, no tendríamos que viajar tan lejos, ¡pero los campos gravitacionales serían enormes y probablemente también estaríamos colapsados!

Normalmente se considera que las “partículas de luz” (fotones) no tienen masa. Sin embargo, esto nuevamente es un tema complicado. Un fotón tiene impulso, pero la definición de impulso utilizada es diferente de la simple utilizada por Isaac Newton (masa x velocidad). La luz requiere cierto espacio para moverse, por supuesto.

Podría agregar más enlaces sobre esto, pero para ser honesto, es demasiado avanzado para entenderlo sin una buena educación física. Si yo fuera tú, simplemente disfrutaría la sensación de “Gee Whiz”.

La respuesta está en la pregunta en sí, que se puede reexpresar como: “¿cómo puede caber toda la masa de un átomo en lo que queda si exprimes el espacio entre el núcleo y los electrones?” Y la respuesta es, porque estás eliminando espacio, que no tiene masa.

Casi toda la masa de un átomo está en su núcleo. Si el núcleo de un átomo de hidrógeno fuera del tamaño de un grano de arroz en medio de un estadio de fútbol, ​​su electrón orbitaría más allá de los asientos más alejados de las gradas. Lo que hay entre el núcleo y el electrón es el espacio vacío.

En una estrella de neutrones, la gravedad es tan grande que los átomos se desgarran. Los electrones y los protones se unen para formar neutrones, que se combinan con los neutrones de los átomos del material original para formar un vasto cuerpo de esencialmente todos los neutrones. Como no hay más espacios de capa de núcleo a electrón, la masa total tiene aproximadamente la densidad de un neutrón, o ligeramente más densa que el núcleo de un átomo, o muy muy densa.

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