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Toda la materia del universo, ya sea grande, pequeño, joven o viejo, se compone átomos,
Cada uno de estos materiales de construcción consta de un núcleo cargado positivamente que consta de protones, neutrones y electrones rotativos cargados negativamente. La cantidad de protones, neutrones y electrones en un átomo determina a qué elemento pertenece. tabla periódica ում Afecta la forma en que reacciona con otros átomos circundantes. Todo lo que ves a tu alrededor es solo una configuración de diferentes átomos que interactúan entre sí de formas únicas.
Entonces, si todo está formado por átomos, ¿sabemos cuántos átomos hay en el espacio?
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Para empezar, el cuerpo humano promedio tiene alrededor de 7 octillones, o 7×10 7 27 (7 seguido de 27 ceros), según El guardiánDada esta enorme cantidad de átomos en una sola persona, podría pensar que sería imposible determinar cuántos átomos hay en el universo. Y tú estarías bien. Dado que no tenemos idea de cuán grande es realmente el universo, no podemos averiguar cuántos átomos hay en él.
Sin embargo, es posible calcular aproximadamente cuántos átomos hay observable cosmos – la parte del universo que podemos ver և estudiar usando algunos supuestos cosmológicos քիչ algunas matemáticas.
El universo observado
El universo fue creado en una era Big Bang Hace 13,8 mil millones de años. Cuando explotó en existencia, desde un punto de masa infinita և la temperatura, el universo comenzó a expandirse hacia afuera և después de eso no se detuvo.
Dado que el universo tiene 13.8 mil millones de años, և el universo observado se extiende tan lejos de nosotros como la luz puede viajar desde el nacimiento del universo, puede suponer que el universo observado se extiende solo 13.8 mil millones de años luz en todas las direcciones. Pero dado que el universo se expande constantemente, este no es el caso. Cuando miramos a la distancia Galaxia: o estrella, lo que realmente vemos es dónde estaba cuando salió por primera vez. Pero antes de que la luz nos alcance, la galaxia o estrella está mucho más lejos que cuando la vimos. Utilizando la radiación de fondo de microondas del espacio, podemos averiguar qué tan rápido se está expandiendo el universo և porque esa tasa es estable, que actualmente es la mejor suposición de los científicos (aunque algunos científicos creen que puede disminuir) – significa que el universo observado en realidad se estira 46 mil millones de años luz en todas las direcciones, según el sitio web hermano de Live Science Space.com:,
Pero saber qué tan grande es el universo no nos dice todo lo que sabemos sobre cuántos átomos hay. También necesitamos saber cuánta sustancia o sustancia contiene.
Supuestos espaciales
Pero la materia no es lo único en el universo. De hecho, es solo alrededor del 5% del universo. NASAEl resto consta de: energía oscura և: material oscuro, pero como no están formados por átomos, no es necesario que se preocupen por este misterio.
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De acuerdo a: Einstein La ecuación conocida E = mc ^ 2, energía և masa o materia son sustituibles, por lo que es posible que la materia se cree o se transforme en energía. Pero en eso espacio A la escala del universo, podemos suponer que el número de materiales creados և no creados se cancela entre sí. Esto significa que la materia es finita, por lo que hay tantos átomos en el universo observado como siempre ha habido, según Científico estadounidense«Esto es posible porque nuestra imagen del universo observado no es un momento en el tiempo.
Según nuestras observaciones del universo conocido, las leyes físicas que lo gobiernan son las mismas en todas partes. La expansión del universo va acompañada de una suposición fija, lo que 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 del universo que tengan más material que otras. Esta idea permite a los científicos estimar con precisión el número de estrellas և galaxias en el universo observado, lo cual es útil porque la mayoría de los átomos se encuentran dentro de las estrellas.
Ecuación de simplificación
El tamaño del universo visible ությունը la distribución de esta sustancia uniformemente և claramente distribuida a través de él facilita el cálculo del número de átomos. Sin embargo, hay algunas suposiciones que debemos hacer antes de que se apague el medidor.
Primero, debemos asumir que todos los átomos están contenidos en las estrellas, aunque no existan. Desafortunadamente, tenemos una idea mucho menos precisa de cuántos planetas, roca espacial lunar ապ hay en el universo observado en comparación con las estrellas, lo que significa que es difícil agregarlos a la ecuación. Pero dado que la gran mayoría de los átomos del universo están contenidos en estrellas, podemos obtener una buena aproximación del número de átomos en el universo averiguando cuántos átomos hay en las estrellas, ignorando todos los demás.
En segundo lugar, debemos asumir que hay todos los átomos en el universo. hidrógeno átomos, aunque no lo son. Los átomos de hidrógeno constituyen aproximadamente el 90% del número total de átomos en el universo Laboratorio Nacional Los Alamos, y un porcentaje aún mayor de átomos de estrellas en los que nos enfocamos. Como verá pronto, también simplifica mucho los cálculos.
Hacer matematicas
Ahora es el momento de hacer matemáticas.
Para calcular la cantidad de átomos en el universo en consideración, necesitamos conocer su masa, lo que significa que debemos averiguar cuántas estrellas hay. Hay alrededor de 10 ^ 11 a 10 ^ 12 galaxias en el universo observable, և cada galaxia contiene 10 ^ 11 a 10 ^ 12 estrellas, respectivamente. Agencia Espacial Europea, Esto nos da 10 ^ 22 և 10 ^ 24 estrellas և. A los efectos de este cálculo, podemos decir que hay 10 ^ 23 estrellas en el universo observado. Por supuesto, esta es la mejor suposición. las galaxias pueden estar en el rango de tamaño և de estrellas, pero como no podemos contarlas individualmente, tenemos que hacerlo por ahora.
Según datos promedio, la estrella pesa alrededor de 2.2×10 ^ 32 libras (10 ^ 32 kilogramos) Ciencia ABC:, lo que significa que la masa del universo es de aproximadamente 2.2×10 ^ 55 libras (10 ^ 55 kg). Ahora que conocemos la masa o cantidad de materia, necesitamos ver cuántos átomos caben en ella. Según datos promedio, cada gramo de materia tiene alrededor de 10 ^ 24 protones. Fermilab, Laboratorio Nacional de Física de Partículas en Illinois. Esto significa que es lo mismo que el número de átomos de hidrógeno, ya que cada átomo de hidrógeno tiene solo un protón (por eso asumimos antes los átomos de hidrógeno).
Esto nos da 10 ^ 82 átomos en el universo observado. Para ponerlo en contexto, 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.
Este número es solo una suposición aproximada basada en una serie de aproximaciones y suposiciones. Pero dada nuestra percepción actual del universo observado, es poco probable que esté demasiado lejos.
Publicado originalmente en Live Science.
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