¿Puede caber el sistema solar en un dedal?

Question

Casi siempre que alguien habla de los átomos, en algún momento menciona algo así:

Si eliminamos los espacios entre los átomos y los componentes atómicos, podemos encajar el sistema solar en un Dedal .

O

Si eliminamos los espacios entre los electrones y el núcleo, podemos meter el universo en una pelota de béisbol.

Sé que los átomos están en su mayoría vacíos pero siempre he pensado que esas afirmaciones son exageradas.

¿Realmente podemos meter el sistema solar en un dedal (si quitamos todos esos espacios)?

Answer 1

Ninguna de esas afirmaciones es cierta. Es una aproximación fácil de hacer: a estrella de neutrones tiene todo ese "espacio" eliminado de entre nucleones --- así que sólo necesitamos saber qué tamaño tendría una estrella de neutrones de masa igual a la del sistema solar. Bueno, la única masa significativa es la del sol (Júpiter tiene aproximadamente un 1% de la masa del sol insignificante). Si el sol se comprimiera en una estrella de neutrones, tendría un radio de unos 10 km (con una precisión del 50% más o menos). Ver esta bonita charla sobre los radios de las estrellas de neutrones .

Sistema solar:
Así que si se elimina todo el "espacio" entre todos los átomos del sistema solar, se formaría un objeto del tamaño de un pueblo grande, o de una ciudad pequeña.

Universo:
Evidentemente, la recogida de toda esta masa daría lugar a un agujero negro. B muy estimaciones de orden de magnitud para el universo en su conjunto si asumimos que hay aproximadamente $10^{20}$ - $10^{22}$ estrellas (creo que esta estimación es bastante alta), entonces el radio sería algo así como un 1-100 Mpc o aproximadamente entre 10 millones y 1.000 millones de años luz.

---

Editar (Para abordar la pregunta en sí):
El concepto de "tamaño" para los átomos y los núcleos tiene alguna zona gris, pero puede definen el tamaño de un átomo de hidrógeno, o el tamaño de un protón/neutrón a un orden de magnitud. Una afirmación como "eliminar todo el espacio vacío" es mucho más nebulosa, y acaba siendo en gran medida una cuestión de semántica. Una forma más precisa de formular la concepto subyacente que se aborda podría ser algo así como:
¿Cuánto volumen ocupan aproximadamente los componentes de masa dominantes de la materia?
La idea es que los nucleones (protones y/o neutrones) son 2000 veces más masivos que los electrones y, por tanto, el componente importante de la masa. Al mismo tiempo, los electrones son los que dominan el volumen (por un factor de aproximadamente $10^{15}$ ).

Answer 2

Si se pudiera comprimir la masa en un espacio tan pequeño, se colapsaría en un agujero negro En ese momento, la noción de "tamaño" se vuelve más difícil de definir, al estar el espacio-tiempo tan deformado. El radio del "horizonte de sucesos" sería de unos 3 km, si entiendo bien la fórmula.

La idea de que "hay mucho espacio en los átomos" proviene de los cálculos que afirman que el "radio" del núcleo es de aproximadamente 10 -5 la del átomo, por lo que teóricamente podríamos comprimir el Sol en una bola de unos 10 km de radio. Pero la noción de "radio" no es muy clara cuando hablamos de partículas subatómicas.

Answer 3

Los memes "eliminar el espacio" y "los átomos están en su mayoría vacíos" para los núcleos atómicos son interesantes, pero aprieto los dientes cada vez que escucho esto.

Una descripción que encaja mejor conmigo podría ser "eliminar la fuerza electromagnética". Los conceptos de tamaño y espacio de las partículas se basan en cómo interactúan utilizando fuerzas. No hay pruebas de que las partículas fundamentales tengan una extensión medible, excepto la basada en las fuerzas: incluso los núcleos sólo ocupan el espacio que ocupan debido a la fuerza fuerte.

Varias teorías del todo proponen que existe una unidad de tamaño mínima, y las partículas fundamentales podrían poseer un "tamaño" a este nivel. Es mucho más pequeño que el tamaño de un núcleo atómico.

Así que, sí, de hecho, si se eliminan las fuerzas electromagnéticas, fuertes y débiles, probablemente podría caben las partículas del sistema solar dentro de un dedal. Pero más vale quitar la gravedad, ¡si no sería un agujero negro!