Atómy sú také malé, že si ich môžeme len ťažko predstaviť. Pri uvažovaní o ich rozmeroch nám však môžu pomôcť aj zrnká ryže.
Myšlienka existencie atómu sa zrodila okolo roku 400 pred n. l. v hlave gréckeho filozofa Démokrita. V tom období panoval názor, že všetko sa dá deliť na menšie kúsky donekonečna. Démokritos tvrdil, že existuje najmenšia možná a ďalej nedeliteľná čiastočka hmoty – atóm. Názov pochádza z gréckeho slova atomos, ktoré znamená nedeliteľný.
Oživenie záujmu
Neskôr v arabskom svete okolo roku 700 alchymista Abú Músa Džábir ibn Hajján spolu so svojimi spolupracovníkmi komplexnými metódami filtrácie, varenia a ochladzovania dokázali z rôznych látok (kvasiace ovocie, olej, piesok, mlieko) získať podozrivo rovnaké a čisté základné materiály ako soľ, voda, alkohol, cukor, kyselina octová. Položili tým základy modernej chémie, pričom objavili mnoho základných druhov kyselín.
V ich práci v 18. storočí pokračovali manželia Antoine Laurent a Marie-Anne Paulze Lavoisierovci. Chemickými procesmi sa im podarilo napríklad rozdeliť vodu na kyslík a vodík. Tie sa im už ďalej rozložiť nedali, preto ich začali považovať za základné chemické prvky, ktoré nemožno vytvoriť kombináciou iných.
Nové techniky
Začiatkom 19. storočia si anglický chemik John Dalton uvedomil možnú existenciu vnútornej štruktúry prvkov na základe pomeru množstva prvkov potrebných pre rôzne chemické reakcie. Ako sa ukázalo, jeho odhady a nákresy atómov boli neuveriteľne presné. Neskôr ich vzorcami presnejšie popísal aj Albert Einstein a v 70. rokoch 20. storočia atóm prvýkrát odfotili vedecké tímy pod vedením Gerda Binniga a Heinricha Rohrera. Použili riadkovací tunelový mikroskop (Scanning Tunneling Microscope, STM), za ktorý v roku 1986 získali Nobelovu cenu.
V súčasnosti je známe, že atóm je predsa len ďalej deliteľný. Najbežnejšie znázornenie atómu obsahuje menšie guličky ako elektróny obiehajúce okolo väčšej guličky, jadra. Jadro sa skladá z protónov a neutrónov. Protóny a neutróny sa skladajú z kvarkov. Veľkosť kvarkov však dosiaľ nepoznáme – je to menej ako 43 miliárd miliardtín centimetra (0,43 × 10−16 cm). Fyzici predpokladajú, že kvarky môžu byť doslova 0-rozmernými bodmi. Kvarky aj elektróny sú zatiaľ najzákladnejšími komponentmi hmoty nášho vesmíru.
Atómové prázdno
Aby sme ilustrovali veľkosť atómu, vystrime malíček na ruke a predstavme si, že jeho posledný článok je veľký ako naša obývačka. Pre lepšiu predstavu vysypme na stôl za hrsť ryže. Miestnosť naplnená od podlahy až po strop zrnkami ryže by znázorňovala počet buniek v našom malíčku. Teraz je jedno zrnko ryže veľké ako jedna bunka. Po ďalšom priblížení je jedna takáto bunka veľká ako obývačka. Opäť miestnosť naplňme zrnkami ryže a v tejto mierke bude jedno zrnko ryže veľké približne ako jeden proteín. A keď ďalej priestor medzi zrnkami ryže vyplníme jemným pieskom, jedno zrnko piesku bude veľké približne ako jeden atóm.
A ako je to s jadrom a elektrónmi v správnej mierke? Keď atóm zväčšíme na veľkosť s priemerom desiatich futbalových ihrísk, jadro atómu bude veľké ako zrnko ryže uprostred. Podobne veľké budú aj elektróny. Väčšina priestoru atómu je prázdna. A rovnako prázdny je aj priestor okolo nás. Keby sme tento prázdny priestor vymazali, atómy tvoriace všetkých ľudí na Zemi by sa zmestili na čajovú lyžičku. Takúto neuveriteľnú hustotu majú atómy v neutrónových hviezdach.
Text a vizualizácie Stanislav Griguš
Fakulta matematiky, fyziky a informatiky
Univerzita Komenského v Bratislave
Videá autora nájdete na YouTube kanáli bit.ly/ToAkoPreco
