¿Cuál es el tamaño de un átomo?

¿De qué está hecho un átomo? 

Un átomo está formado de 3 partículas elementales: Neutrones, protones y electrones. Protones y neutrones se enlazan y forman el núcleo del átomo, unidos por la fuerte interacción, una de las 4 fuerzas fundamentales del universo. Están hechas de quarks y unidas por gluones. Nadie sabe exáctamente qué tamaño tienen los quarks. 

Creemos que pueden ser literalmente puntos, como en geometría. Intenta imaginarlos como adimensionales. Sospechamos que los quarks y electrones son los componentes más fundamentales de la materia en el universo. Los electrones orbitan el núcleo del átomo. Viajan a una velocidad de 2 mil 200 kilómetros por segundo, suficientemente rápido para dar una vuelta a la tierra en 18 segundos. 

Como los quarks, creemos que los electrones son partículas fundamentales. El 99.999999999999% del volumen de un átomo es espacio vacío... ¡Excepto que no lo es! Lo que percibimos como vacío es en realidad espacio relleno de fluctuaciones cuánticas, campos con energía potencial y que se crean y disuelven espontáneamente. Éstas fluctuaciones tienen un impacto fundamental en cómo interactúan las partículas con carga. 

¿Qué aspecto tienen los átomos? 

Los electrones son como una función de onda y una partícula al mismo tiempo. Podemos calcular dónde podría estar un electrón en cualquier momento dado. Éstas nubes de probabilidad, llamadas orbitales, son los lugares en los que los electrones podrían estar con una certeza del 95%. La probabilidad de encontrar un electrón tiende a cero, cuanto más nos alejemos del núcleo del átomo, pero en realidad nunca es cero, lo que significa que, en teoría, los electrones de un átomo podrían estar al otro lado del universo.

¡Bien, un momento! Estas cosas tan extrañas componen toda la materia en el universo. Para muchas docenas de elementos conocidos, no se necesitan muchas docenas de partículas elementales, sólo 3. Toma un protón y un electrón, y obtienes hidrógeno. Añade un protón y un neutrón, obtenemos helio. Añade unos pocos más, tenemos carbón, un poco más, flúor, aún más, oro, etc.

Cada átomo de un elemento es igual: todos los átomos de hidrógeno en el universo, por ejemplo, son iguales; el hidrógeno en tu cuerpo es exactamente el mismo, que el del Sol. ¿Te sientes confundido? ¡Nosotros sí! Nada a ésta escala del universo tiene sentido en nuestro mundo, y ni siquiera hemos hablado de mecánica cuántica o la colección de partículas existentes, ¡las cuales son aún más extrañas!