Cada materia en el universo, no importa cuán grande o pequeña o pequeña o grande, está compuesta de átomos.
Cada uno de estos bloques de construcción consta de un núcleo cargado positivamente, formado por protones y neutrones, y electrones cargados negativamente que orbitan alrededor de ellos. El número de protones, neutrones y electrones que tiene un átomo determina a qué elemento pertenece. Tabla periódica Afecta la forma en que interactúa con otros átomos a su alrededor. Todo lo que ves a tu alrededor es solo una composición de diferentes átomos que interactúan entre sí de formas únicas.
Entonces, si todo está hecho de átomos, ¿sabemos cuántos átomos hay en el universo?
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Para empezar «pequeño», hay alrededor de 7 octillones, o 7 x 10 ^ 27 (7 seguido de 27 ceros), átomos en el cuerpo humano promedio, según Sereno. Dada esta enorme cantidad de átomos en una sola persona, pensaría que sería imposible determinar la cantidad de átomos en todo el universo. Y tienes razón: dado que no tenemos idea de cuán grande es todo el universo, no podemos saber cuántos átomos hay en su interior.
Sin embargo, es posible calcular aproximadamente el número de átomos en Puede ser notado El universo, la parte del universo que podemos ver y estudiar, utilizando algunas suposiciones cosmológicas y un poco de matemáticas.
universo visible
El universo fue creado durante la gran explosión Hace 13,8 mil millones de años. Cuando el universo explotó desde un único punto de masa y temperatura infinitas, el universo comenzó a expandirse hacia afuera y no se ha detenido desde entonces.
Dado que el universo tiene 13.800 millones de años y el universo observable se extiende tan lejos de nosotros como la luz puede viajar en el tiempo desde el nacimiento del universo, se podría suponer que el universo observable se extiende solo 13.800 millones de años luz en cada dirección. Pero debido a que el universo se expande constantemente, este no es el caso. Cuando notamos una distancia galaxia O una estrella, lo que realmente vemos es dónde estaba cuando se emitió la luz por primera vez. Pero cuando la luz nos alcanza, la galaxia o estrella está mucho más lejos de lo que estaba cuando la vimos. Usando la radiación cósmica de fondo de microondas, podemos calcular qué tan rápido se está expandiendo el universo, y debido a que esta tasa es constante, actualmente la mejor suposición de los científicos (aunque algunos científicos piensan que puede estar disminuyendo), significa que el universo observable en realidad abarca 46 miles de millones de años luz en Trends, según el sitio hermano Live Science Space.com.
Pero conocer el tamaño del universo observable no nos dice todo lo que sabemos sobre la cantidad de átomos que contiene. También necesitamos saber cuánta sustancia o cosas contiene.
supuestos cósmicos
Pero la materia no es lo único en el universo. De hecho, solo representa alrededor del 5% del universo, según NASA. El resto se compone de energía oscura Y el materia oscuraPero debido a que no está hecho de átomos, no tienes que preocuparte por este enigma.
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a mi Einstein La famosa ecuación E = mc ^ 2, energía y masa, o materia, son intercambiables, por lo que es posible crear materia o convertirla en energía. pero en cósmico El tamaño del universo, podemos asumir que la cantidad de materia creada y no creada se cancela entre sí. Esto significa que la materia es finita, por lo que hay el mismo número de átomos en el universo visible que siempre, según Científico americano. Esto es importante porque nuestra imagen del universo observable no es una sola instantánea en el tiempo.
Según nuestras observaciones del universo conocido, las leyes físicas que lo gobiernan son las mismas en todas partes. Combinado con la suposición de que la expansión del universo es constante, esto significa que, a gran escala, la materia se distribuye uniformemente por todo el universo, un concepto conocido como principio cosmológico. En otras palabras, no hay regiones en el universo que contengan más materia que otras. Esta idea permite a los científicos estimar con precisión la cantidad de estrellas y galaxias en el universo observable, lo cual es útil porque la mayoría de los átomos se encuentran dentro de las estrellas.
simplificar la ecuación
Conocer el tamaño del universo observable y que la materia está distribuida de manera uniforme y finita hace que sea mucho más fácil contar el número de átomos. Sin embargo, hay algunas suposiciones que debemos hacer antes de publicar la calculadora.
Primero, debemos asumir que todos los átomos están dentro de las estrellas, aunque no lo estén. Desafortunadamente, tenemos una idea menos precisa de cuántos planetas, lunas y rocas espaciales hay en el universo observable que estrellas, lo que significa que es difícil de agregar a la ecuación. Pero dado que la gran mayoría de los átomos del universo están contenidos dentro de las estrellas, podemos obtener una buena aproximación del número de átomos en el universo simplemente sabiendo cuántos átomos hay en las estrellas e ignorando todo lo demás.
En segundo lugar, debemos asumir que todos los átomos del universo existen. hidrógeno átomos, aunque no lo son. Los átomos de hidrógeno constituyen aproximadamente el 90% del total de átomos del universo, según Laboratorio Nacional Los Alamosy un mayor porcentaje de átomos de las estrellas en las que nos centramos. Como verá pronto, simplifica mucho los cálculos.
hacer cálculos
Ahora, finalmente es el momento de hacer los cálculos.
Para calcular el número de átomos en el universo observable, necesitamos conocer su masa, lo que significa que tenemos que saber cuántas estrellas hay. Hay alrededor de 10 ^ 11 a 10 ^ 12 galaxias en el universo observable, y cada galaxia contiene entre 10 ^ 11 y 10 ^ 12 estrellas, según Agencia Espacial Europea. Esto nos da entre 10 ^ 22 y 10 ^ 24 estrellas. A los efectos de este cálculo, podemos decir que hay 10 ^ 23 estrellas en el universo observable. Por supuesto, esa es la mejor suposición; Las galaxias pueden variar en tamaño y número de estrellas, pero como no podemos contarlas individualmente, tendremos que hacerlo por ahora.
En promedio, una estrella pesa alrededor de 2.2 x 10 ^ 32 libras (10 ^ 32 kg), según Ciencia ABC, lo que significa que la masa del universo es de aproximadamente 2,2 x 10 ^ 55 libras (10 ^ 55 kg). Ahora que conocemos la masa o la cantidad de una sustancia, necesitamos saber cuántos átomos tiene. En promedio, cada gramo de materia contiene aproximadamente 10 ^ 24 protones, según FermilabLaboratorio Nacional de Física de Partículas en Illinois. Esto significa que es el mismo número de átomos de hidrógeno, porque cada átomo de hidrógeno contiene solo un protón (por eso hicimos una suposición anterior sobre los átomos de hidrógeno).
Esto nos da 10 ^ 82 átomos en el universo observable. Para poner eso en contexto, eso es 100,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000 de átomos.
Este número es solo una estimación aproximada, basada en una serie de estimaciones y suposiciones. Pero dada nuestra comprensión actual del universo observable, es poco probable que esté demasiado lejos de la realidad.
Publicado originalmente en Live Science.
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