Chaque matière dans l’univers – qu’elle soit grande ou petite ou petite ou grande – est composée de atomes.
Chacun de ces éléments constitutifs se compose d’un noyau chargé positivement, composé de protons et de neutrons, et d’électrons chargés négativement en orbite autour d’eux. Le nombre de protons, de neutrons et d’électrons d’un atome détermine à quel élément il appartient le tableau périodique Il affecte la façon dont il interagit avec les autres atomes qui l’entourent. Tout ce que vous voyez autour de vous n’est qu’une composition de différents atomes qui interagissent les uns avec les autres de manière unique.
Alors, si tout est fait d’atomes, savons-nous combien d’atomes il y a dans l’univers ?
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Pour commencer « petit », il y a environ 7 octillions, ou 7 x 10^27 (7 suivis de 27 zéros), atomes dans le corps humain moyen, selon Gardien. Compte tenu de cette énorme quantité d’atomes dans une seule personne, on pourrait penser qu’il serait impossible de déterminer le nombre d’atomes dans l’univers entier. Et vous auriez raison : puisque nous n’avons aucune idée de la taille de l’univers entier, nous ne pouvons pas savoir combien d’atomes se trouvent à l’intérieur.
Cependant, il est possible de calculer approximativement le nombre d’atomes dans Peut être remarqué L’univers – la partie de l’univers que nous pouvons voir et étudier – en utilisant quelques hypothèses cosmologiques et un peu de mathématiques.
univers visible
L’univers a été créé pendant le Big Bang il y a 13,8 milliards d’années. Lorsque l’univers a explosé à partir d’un seul point de masse et de température infinies, l’univers a commencé à s’étendre vers l’extérieur et ne s’est pas arrêté depuis.
Étant donné que l’univers a 13,8 milliards d’années et que l’univers observable s’étend aussi loin de nous que la lumière peut voyager dans le temps depuis la naissance de l’univers, vous pouvez supposer que l’univers observable ne s’étend que sur 13,8 milliards d’années-lumière dans chaque direction. Mais parce que l’univers est en constante expansion, ce n’est pas le cas. Quand on remarque une distance galaxie Ou une étoile, ce que nous voyons vraiment, c’est là où elle se trouvait lorsque la lumière a été émise pour la première fois. Mais au moment où la lumière nous atteint, la galaxie ou l’étoile est beaucoup plus loin qu’elle ne l’était lorsque nous l’avons vue. En utilisant le rayonnement de fond cosmique micro-ondes, nous pouvons déterminer à quelle vitesse l’univers s’étend, et parce que ce taux est constant – actuellement la meilleure estimation des scientifiques (bien que certains scientifiques pensent qu’il peut ralentir) – cela signifie que l’univers observable s’étend en fait sur 46 milliards d’années-lumière à travers Trends, selon le site partenaire Live Science Espace.com.
Mais connaître la taille de l’univers observable ne nous dit pas tout ce que nous savons sur le nombre d’atomes qu’il contient. Nous devons également connaître la quantité de substance ou de choses qu’il contient.
hypothèses cosmiques
Mais la matière n’est pas la seule chose dans l’univers. En fait, il ne représente qu’environ 5% de l’univers, selon Nasa. Le reste est composé de énergie noire Et le matière noireMais parce qu’il n’est pas fait d’atomes, vous n’avez pas à vous en soucier à cause de ce puzzle.
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En ce qui concerne Einstein La fameuse équation E = mc^2, l’énergie et la masse, ou la matière, sont interchangeables, il est donc possible de créer de la matière ou de la convertir en énergie. mais sur cosmique La taille de l’univers, on peut supposer que la quantité de matière créée et incréée s’annulent. Cela signifie que la matière est finie, il y a donc le même nombre d’atomes dans l’univers visible que jamais, selon Scientifique américain. Ceci est important car notre image de l’univers observable n’est pas un instantané unique dans le temps.
D’après nos observations de l’univers connu, les lois physiques qui le régissent sont les mêmes partout. Combiné avec l’hypothèse que l’expansion de l’univers est constante, cela signifie qu’à grande échelle, la matière est uniformément distribuée dans tout l’univers – un concept connu sous le nom de principe cosmologique. En d’autres termes, il n’y a pas de régions dans l’univers qui contiennent plus de matière que d’autres. Cette idée permet aux scientifiques d’estimer avec précision le nombre d’étoiles et de galaxies dans l’univers observable, ce qui est utile car la plupart des atomes se trouvent à l’intérieur des étoiles.
simplifier l’équation
Connaître la taille de l’univers observable et que la matière est répartie de manière uniforme et finie à travers celui-ci, il est beaucoup plus facile de compter le nombre d’atomes. Cependant, nous devons faire quelques hypothèses avant de publier le calculateur.
Premièrement, nous devons supposer que tous les atomes sont à l’intérieur des étoiles, même s’ils ne le sont pas. Malheureusement, nous avons une idée moins précise du nombre de planètes, de lunes et de roches spatiales dans l’univers observable que d’étoiles, ce qui signifie qu’il est difficile d’ajouter à l’équation. Mais comme la grande majorité des atomes de l’univers sont contenus dans des étoiles, nous pouvons obtenir une bonne approximation du nombre d’atomes dans l’univers en sachant simplement combien d’atomes il y a dans les étoiles et en ignorant tout le reste.
Deuxièmement, nous devons supposer que tous les atomes de l’univers existent hydrogène atomes, bien qu’ils ne le soient pas. Les atomes d’hydrogène représentent environ 90% du total des atomes de l’univers, selon Laboratoire national de Los Alamos, et un pourcentage plus élevé des atomes des étoiles sur lesquelles nous nous concentrons. Comme vous le verrez bientôt, cela rend les calculs beaucoup plus simples.
faire des calculs
Maintenant, il est enfin temps de faire le calcul.
Pour calculer le nombre d’atomes dans l’univers observable, nous devons connaître sa masse, ce qui signifie que nous devons connaître le nombre d’étoiles. Il y a environ 10^11 à 10^12 galaxies dans l’univers observable, et chaque galaxie contient entre 10^11 et 10^12 étoiles, selon Agence spatiale européenne. Cela nous donne entre 10^22 et 10^24 étoiles. Aux fins de ce calcul, nous pouvons dire qu’il y a 10^23 étoiles dans l’univers observable. Bien sûr, c’est une meilleure estimation ; Les galaxies peuvent varier en taille et en nombre d’étoiles, mais comme nous ne pouvons pas les compter individuellement, nous devrons le faire pour le moment.
En moyenne, une étoile pèse environ 2,2 x 10^32 livres (10^32 kg), selon ABC des sciences, ce qui signifie que la masse de l’univers est d’environ 2,2 x 10^55 livres (10^55 kg). Maintenant que nous connaissons la masse, ou la quantité d’une substance, nous devons savoir combien d’atomes elle possède. En moyenne, chaque gramme de matière contient environ 10^24 protons, selon Laboratoire FermiLaboratoire national de physique des particules dans l’Illinois. Cela signifie que c’est le même nombre d’atomes d’hydrogène, car chaque atome d’hydrogène ne contient qu’un seul proton (c’est pourquoi nous avons fait une hypothèse plus tôt sur les atomes d’hydrogène).
Cela nous donne 10^82 atomes dans l’univers observable. Pour mettre cela en contexte, il s’agit de 100 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 D’atomes.
Ce nombre n’est qu’une estimation approximative, basée sur un certain nombre d’estimations et d’hypothèses. Mais étant donné notre compréhension actuelle de l’univers observable, il est peu probable qu’il soit trop éloigné de la réalité.
Publié à l’origine sur Live Science.
