Setiap materi di alam semesta – tidak peduli seberapa besar atau kecil atau kecil atau besar – terdiri dari atom.
Masing-masing blok bangunan ini terdiri dari inti bermuatan positif, terdiri dari proton dan neutron, dan elektron bermuatan negatif yang mengorbit di sekitarnya. Jumlah proton, neutron, dan elektron yang dimiliki atom menentukan unsur mana yang menjadi miliknya Tabel periodik Ini mempengaruhi bagaimana ia berinteraksi dengan atom lain di sekitarnya. Semua yang Anda lihat di sekitar Anda hanyalah komposisi atom berbeda yang berinteraksi satu sama lain dengan cara yang unik.
Jadi, jika semuanya terbuat dari atom, apakah kita tahu berapa banyak atom di alam semesta?
Terkait: Mengapa luar angkasa tampak hitam?
Untuk memulai “kecil”, ada sekitar 7 oktillion, atau 7 x 10^27 (7 diikuti oleh 27 nol), atom dalam tubuh manusia rata-rata, menurut Penjaga. Mengingat jumlah atom yang sangat besar ini hanya dalam satu orang, Anda akan berpikir bahwa tidak mungkin menentukan jumlah atom di seluruh alam semesta. Dan Anda benar: karena kita tidak tahu seberapa besar seluruh alam semesta, kita tidak bisa tahu berapa banyak atom di dalamnya.
Namun, adalah mungkin untuk menghitung secara kasar jumlah atom dalam Dapat diperhatikan Alam semesta – bagian dari alam semesta yang dapat kita lihat dan pelajari – menggunakan beberapa asumsi kosmologis dan sedikit matematika.
alam semesta yang terlihat
Alam semesta diciptakan selama ledakan besar 13,8 miliar tahun yang lalu. Ketika meledak menjadi ada, dari satu titik dengan massa dan suhu tak terbatas, alam semesta mulai mengembang ke luar dan tidak berhenti sejak itu.
Karena alam semesta berusia 13,8 miliar tahun dan alam semesta yang dapat diamati membentang sejauh cahaya dapat melakukan perjalanan dalam waktu sejak kelahiran alam semesta, Anda mungkin berasumsi bahwa alam semesta yang dapat diamati hanya membentang 13,8 miliar tahun cahaya di setiap arah. Tetapi karena alam semesta terus mengembang, hal ini tidak terjadi. Ketika kita melihat jarak galaksi Atau sebuah bintang, yang sebenarnya kita lihat adalah di mana cahaya itu pertama kali dipancarkan. Tetapi pada saat cahaya mencapai kita, galaksi atau bintang jauh lebih jauh daripada ketika kita melihatnya. Dengan menggunakan radiasi latar belakang gelombang mikro kosmik, kita dapat mengetahui seberapa cepat alam semesta mengembang, dan karena laju ini konstan – tebakan terbaik para ilmuwan saat ini (walaupun beberapa ilmuwan berpikir itu mungkin melambat) itu berarti bahwa alam semesta yang dapat diamati sebenarnya membentang 46 miliar tahun cahaya di seluruh Trends, menurut situs saudara Live Science Space.com.
Tetapi mengetahui ukuran alam semesta yang dapat diamati tidak memberi tahu kita semua yang kita ketahui tentang jumlah atom di dalamnya. Kita juga perlu mengetahui seberapa banyak substansi atau benda yang ada di dalamnya.
asumsi kosmik
Tetapi materi bukanlah satu-satunya hal di alam semesta. Faktanya, itu hanya membuat sekitar 5% dari alam semesta, menurut NASA. Sisanya terdiri dari energi gelap Dan materi gelapTetapi karena tidak terbuat dari atom, Anda tidak perlu khawatir karena teka-teki ini.
Terkait: Apa yang terjadi di ruang intergalaksi?
untuk saya Einstein Persamaan terkenal E = mc^2, energi dan massa, atau materi, dapat dipertukarkan, sehingga materi dapat dibuat atau diubah menjadi energi. tapi pada kosmik Ukuran alam semesta, kita dapat mengasumsikan bahwa jumlah materi yang diciptakan dan yang tidak diciptakan saling meniadakan. Ini berarti bahwa materi itu terbatas, jadi ada jumlah atom yang sama di alam semesta yang terlihat seperti biasa, menurut Amerika ilmiah. Ini penting karena citra kita tentang alam semesta yang dapat diamati bukanlah potret tunggal dalam waktu.
Menurut pengamatan kami terhadap alam semesta yang diketahui, hukum fisika yang mengaturnya sama di mana-mana. Dikombinasikan dengan asumsi bahwa perluasan alam semesta adalah konstan, itu berarti bahwa dalam skala besar, materi terdistribusi secara merata di seluruh alam semesta – sebuah konsep yang dikenal sebagai prinsip kosmologis. Dengan kata lain, tidak ada daerah di alam semesta yang mengandung lebih banyak materi daripada yang lain. Ide ini memungkinkan para ilmuwan untuk secara akurat memperkirakan jumlah bintang dan galaksi di alam semesta yang dapat diamati, yang berguna karena sebagian besar atom ditemukan di dalam bintang.
sederhanakan persamaan
Mengetahui ukuran alam semesta yang dapat diamati dan materi itu terdistribusi secara merata dan terbatas di seluruh alam semesta membuatnya lebih mudah untuk menghitung jumlah atom. Namun, ada beberapa asumsi yang harus kami buat sebelum kami menerbitkan kalkulator.
Pertama, kita harus berasumsi bahwa semua atom berada di dalam bintang, meskipun sebenarnya tidak. Sayangnya, kami memiliki gagasan yang kurang akurat tentang berapa banyak planet, bulan, dan batuan ruang angkasa yang ada di alam semesta yang dapat diamati daripada bintang, yang berarti sulit untuk menambahkan persamaan. Tetapi karena sebagian besar atom di alam semesta terkandung di dalam bintang, kita bisa mendapatkan perkiraan yang baik tentang jumlah atom di alam semesta hanya dengan mengetahui berapa banyak atom yang ada di bintang dan mengabaikan yang lainnya.
Kedua, kita harus berasumsi bahwa semua atom alam semesta ada hidrogen atom, padahal tidak. Atom hidrogen membentuk sekitar 90% dari total atom di alam semesta, menurut Laboratorium Nasional Los Alamos, dan persentase yang lebih tinggi dari atom bintang yang kita fokuskan. Seperti yang akan segera Anda lihat, itu membuat perhitungannya jauh lebih sederhana.
melakukan perhitungan
Sekarang, akhirnya waktu untuk melakukan matematika.
Untuk menghitung jumlah atom di alam semesta yang dapat diamati, kita perlu mengetahui massanya, yang berarti kita harus mengetahui berapa banyak bintang yang ada. Ada sekitar 10^11 hingga 10^12 galaksi di alam semesta yang dapat diamati, dan setiap galaksi berisi antara 10^11 dan 10^12 bintang, menurut Badan Antariksa Eropa. Ini memberi kita antara 10^22 dan 10^24 bintang. Untuk keperluan perhitungan ini, kita dapat mengatakan bahwa ada 10^23 bintang di alam semesta yang dapat diamati. Tentu saja, itu tebakan terbaik; Galaksi dapat bervariasi dalam ukuran dan jumlah bintang, tetapi karena kita tidak dapat menghitungnya satu per satu, kita harus melakukannya untuk saat ini.
Rata-rata, sebuah bintang memiliki berat sekitar 2,2 x 10^32 pon (10^32 kg), menurut Ilmu ABC, yang berarti bahwa massa alam semesta adalah sekitar 2,2 x 10^55 pon (10^55 kg). Sekarang setelah kita mengetahui massa, atau jumlah suatu zat, kita perlu mengetahui berapa banyak atom yang dimilikinya. Rata-rata, setiap gram materi mengandung sekitar 10^24 proton, menurut FermilabLaboratorium Fisika Partikel Nasional di Illinois. Ini berarti jumlah atom hidrogennya sama, karena setiap atom hidrogen hanya mengandung satu proton (itulah sebabnya kami membuat asumsi sebelumnya tentang atom hidrogen).
Ini memberi kita 10^82 atom di alam semesta yang dapat diamati. Untuk memasukkannya ke dalam konteks, itu adalah 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.
Angka ini hanya tebakan kasar, berdasarkan sejumlah perkiraan dan asumsi. Tetapi mengingat pemahaman kita saat ini tentang alam semesta yang dapat diamati, tidak mungkin bahwa itu akan terlalu jauh dari kenyataan.
Awalnya diterbitkan di Live Science.
“Pemikir jahat. Sarjana musik. Komunikator yang ramah hipster. Penggila bacon. Penggemar internet amatir. Introvert.”
