Nous sommes presque entièrement constitués d’espace vide

Si vous regardez autour de vous en ce moment, vous pensez probablement que les choses sont plutôt “solides”.

espace-vide

Vous pouvez vous asseoir sur une chaise, tenir un verre d’eau, frapper un mur avec frustration. Toutes ces choses sont de grands indicateurs que le monde qui vous entoure est fait de matière solide.

Sauf que la matière n’est pas vraiment solide quand on y regarde de près. Tout ce qui nous entoure est constitué d’atomes, de minuscules particules composées d’un noyau orbité par des électrons. Ces minuscules particules sont remplies d’énergie, mais elles ont beaucoup d’espace vide. En fait, 99,999999999 % de toute la matière qui nous entoure est un espace vide. Cela signifie que si vous preniez l’espace vide de chaque être humain sur Terre, vous pourriez comprimer toute la population humaine en un objet plus petit qu’un morceau de sucre.

Une question d’échelle

Afin de saisir cette affirmation apparemment absurde, nous devons intensifier les atomes environ un million de fois. Lorsque vous faites exploser un atome jusqu’à un million de fois sa taille, il a peu près la taille d’un melon. Le noyau de l’atome serait au centre du melon, et les électrons seraient en orbite autour de la peau. Mais même si l’atome dans son ensemble était gonflé à la taille d’un objet du quotidien, les électrons et le noyau au centre seraient encore trop petits pour être vus à l’œil nu. L’atome entier de la taille d’un melon serait complètement vide – 99,999999999 % d’espace vide, plus ou moins.

En termes plus scientifiques, la taille des atomes est dictée par la distance qui les sépare de leur orbite d’électrons. Cela crée une sorte de “coquille” d’électrons, à l’intérieur de laquelle il y a un noyau. Les noyaux sont généralement 100 000 fois plus petits que la coquille dans laquelle ils sont logés. Ces diagrammes classiques d’atomes avec des orbites d’électrons ne rendent pas vraiment justice à cette échelle.

Qu’y a-t-il dans l’espace vide ?

Si tout ce qui nous entoure est un espace vide, alors pourquoi tout semble encore si solide ? Pour répondre à cette question, il faut savoir ce qu’il y a dans l’“espace vide”.

Les atomes ne sont pas des particules stagnantes ; ils sont remplis d’énergie et entourés d’électrons qui bourdonnent constamment dans une sorte de nuage. Il ne peut y avoir deux électrons dans le même espace en même temps. Cela signifie en fin de compte que si vous vouliez essayer de traverser un mur, qui est encore une fois un espace vide, vos électrons et les électrons du mur devraient exister dans le même espace, ce qui le rendrait impossible.

La meilleure façon d’envisager cela est d’imaginer un ventilateur. Comme les pales tournent rapidement, le “vide” interne du ventilateur ne change pas de volume, mais de position. On pourrait dire que les ventilateurs sont pour la plupart des espaces vides, mais vous ne pouvez pas exactement mettre votre main dans un espace en mouvement – l’énergie des lames en mouvement vous arrêterait, ce qui pourrait entraîner des blessures assez graves. De la même manière, les électrons en orbite résistent à être poussés hors de leur orbite. C’est pourquoi l’espace vide à l’intérieur des atomes ne peut être rempli avec d’autres atomes.

Mais il y a une autre raison pour laquelle on ne peut pas insérer un atome dans un autre atome, et c’est la mécanique quantique.

Espace vide quantique

Les électrons sont connus sous le nom de sources ponctuelles, autrement dit définis comme une source d’énergie qui peut être considérée comme ayant une dimension négligeable. Cela signifie que les électrons n’ont pas de volume, mais qu’ils ont une fonction d’onde dont l’énergie occupe l’espace. Et grâce aux lois de la mécanique quantique, cette fonction d’onde n’occupe pas seulement un point – elle est partout dans l’espace vide en même temps.

Tout ce jargon déroutant signifie des choses intéressantes lorsque vous pensez à la façon dont vous interagissez avec la vie autour de vous.

Lorsque vous tapez un commentaire sur la façon dont vous êtes ébloui par les faits que vous avez appris dans cet article, vos doigts ne touchent pas vraiment le clavier. Ce que vous ressentez et interprétez comme du toucher n’est en fait que la force électromagnétique des électrons de vos atomes qui les repoussent contre les électrons des atomes de votre clavier.

En extrapolant, cela signifie que vous n’avez jamais rien touché de votre vie. En fait, vous flottez juste au-dessus de la chaise sur laquelle vous êtes assis grâce à des forces électromagnétiques incroyablement faibles. La mécanique quantique et les interactions des particules subatomiques rendent les événements de la vie de tous les jours en apparence ordinaires assez extraordinaires.

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Source : Curiosity – Traduit par Anguille sous roche

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