Dari logam yang hampir tidak bisa dihancurkan, seperti tungstenDari awan halus di langit, atom membentuk segala sesuatu di sekitar kita. Tapi apakah atom-atom ini pernah bersentuhan satu sama lain? Seperti kebanyakan topik fisika atom, jawabannya lebih rumit dari yang Anda duga.
Sebelum kita dapat menjawab pertanyaan ini, penting untuk mendefinisikan apa yang kita maksud dengan “sentuhan”, katanya. Christopher Bairdprofesor fisika di West Texas A&M University.
“Pada skala manusia, apa yang biasanya kita maksud ketika kita mengatakan dua benda bersentuhan adalah bahwa permukaan luar yang jelas dari satu objek berada di tempat yang sama dengan permukaan luar objek lainnya,” kata Baird kepada Live. Sains dalam email. “[But] “Jenis kontak ini tidak masuk akal pada skala atom karena atom tidak memiliki permukaan luar yang jelas.”
A atom Ini bukanlah benda padat atau unit terkecil yang diketahui para ilmuwan. Di sisi lain, sebuah atom terdiri dari banyak hal partikel yang berbeda yang berinteraksi menurut aturan tertentu. Pada dasarnya, atom adalah inti yang dikelilingi oleh awan elektron.
Namun jika diamati lebih dekat, terungkap bahwa inti ini terdiri dari proton dan neutron, yang terdiri dari partikel yang disebut quark dan gluon. Atom dari unsur yang berbeda memiliki jumlah proton, neutron, dan elektron yang berbeda. Misalnya, atom hidrogen memiliki satu proton, satu elektron, dan nol neutron, sedangkan uranium memiliki 92 proton, 92 elektron, dan hingga 146 neutron. (Jumlah neutron dalam suatu unsur dapat bervariasi tergantung pada isotopnya).
Terkait: Apakah alam semesta kuantum benar-benar ada?
Awan elektron sebuah atom membuat sulit untuk menentukan batas pasti untuk “sentuhan,” kata Baird. Sebaliknya, akan lebih berguna untuk mendefinisikannya sebagai titik yang memicu efek fisik atau kimia, seperti terciptanya ikatan kimia. Hal ini bisa terjadi ketika awan elektron atom saling tumpang tindih secara signifikan, katanya.
“Mereka bersentuhan ketika orbital elektron dari satu atom cukup tumpang tindih dengan orbital elektron dari atom lain sehingga efek fisik atau kimia mulai terjadi,” jelas Baird. “Ini mungkin salah satu definisi terbaik untuk memainkan skala atom.”
“Sentuhan” ini dapat disebabkan oleh berbagai kekuatan, termasuk elektromagnetisme, gaya berat Dan mekanika kuantum. Cairan dan padatan biasanya bersentuhan satu sama lain dengan menciptakan ikatan kimia, kata Baird, dan gas saling bersentuhan dengan memantul satu sama lain.
Bentuk kontak lain dapat terjadi ketika partikel bertabrakan dengan kecepatan tinggi, seperti pada akselerator partikel seperti yang ada di CERN. Penumbuk Hadron Besar di Swiss, katanya Zhiquan MatahariKandidat PhD di Pusat Fisika Teoritis MIT.
“Ketika atom-atom bertabrakan satu sama lain dengan energi yang cukup tinggi sehingga awan elektronnya saling tumpang tindih… inti atom dapat mengalami tumbukan elastis atau inelastis,” kata Sun kepada LiveScience melalui email. “Jika tumbukan bersifat elastik, maka inti atom akan berubah arah dan menemukan elektronnya kembali dan menjadi atom yang sama seperti semula. Jika inti atom bertumbukan secara inelastis, inti atom akan terpecah menjadi proton dan neutron dan keduanya dapat membentuk inti yang berbeda.”
Di CERN (Organisasi Eropa untuk Penelitian Nuklir), partikel bertabrakan dengan energi yang sangat tinggi untuk memecahnya dan bahkan membentuk partikel subatom baru, seperti Higgs boson. Kemungkinan besar tabrakan serupa juga terjadi di alam semesta awal.
Pada akhirnya, meskipun atom tidak saling bersentuhan seperti yang kita lakukan, kontak atomlah yang membentuk kehidupan seperti yang kita kenal, kata Baird.
“Kursi atau batu tidak dapat disatukan menjadi bentuk kursi atau batu jika atom-atom benda tersebut tidak saling bersentuhan melalui ikatan kimianya,” ujarnya. “Semua efek material muncul dalam beberapa bentuk dari atom-atom yang saling bersentuhan, termasuk reaksi kimia, getaran, gelombang suara, panas, dan lain-lain.”