¿Puede el sistema solar realmente caber en un dedal?

Casi siempre que alguien habla de átomos, en algún momento menciona algo como esto:

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 encajar 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.

¿Podemos realmente meter el sistema solar en un dedal (si eliminamos todos esos espacios)?

Las estrellas de neutrones en realidad tienen todos los espacios entre los nucleones eliminados y, según Wikipedia, una estrella de neutrones de la masa de nuestro sol tendría 19 km de diámetro. Así que ciertamente no es un dedal, pero tal vez "del tamaño de Londres".
Al menos para la segunda versión de la declaración, también es incorrecta de una manera mucho más fundamental que las respuestas ya señaladas: ¡ en realidad no hay espacios vacíos entre los electrones y el núcleo ! Más bien, los electrones llenan todo ese espacio. Es "correcto" decir que los átomos están en su mayoría vacíos cuando te enfocas en los núcleos, que de hecho son localizables en un subvolumen muy pequeño del átomo.
Ver también minutephysics, "What is Touch" para la afirmación de que todo está casi vacío. youtube.com/watch?v=BksyMWSygnc (Sin embargo, se refiere principalmente a electrones)
Si metes mucha materia en un área pequeña, tienes un problema de Heisenberg, ¿verdad? Tienes un conocimiento muy preciso sobre la ubicación de un grupo de partículas, por lo que debes tener un conocimiento proporcionalmente impreciso sobre su momento. ¿O encapsulamos esta imprecisión con declaraciones como si fuera un agujero negro ?
@Peter ¿Cuántas estrellas de neutrones hay en tu sistema solar? ;-)
@KonradRudolph: Media estrella de neutrones, más o menos. ;-) (versión larga, en caso de que alguien no entendiera esto: las estrellas de neutrones deben tener una masa entre aproximadamente 1,4 y 3,2 masas solares, y nuestro sol es donde se encuentra la mayor parte de la masa de nuestro sistema solar).

Respuestas (3)

Ninguna de esas afirmaciones es cierta. Es una aproximación fácil de hacer: una estrella de neutrones tiene todo ese 'espacio' eliminado entre los nucleones , por lo que solo necesitamos saber qué tan grande sería una estrella de neutrones de masa igual a la del sistema solar. Bueno, la única masa significativa es el sol (júpiter tiene aproximadamente el 1% de la masa del sol, insignificante). Si el sol se comprimiera en una estrella de neutrones, tendría un radio de unos 10 km (hasta un 50% de precisión). Vea esta agradable charla sobre los radios de las estrellas de neutrones .

Sistema solar:
Entonces, si eliminara todo el 'espacio' entre todos los átomos en los sistemas solares, formaría un objeto del tamaño de un pueblo grande o una ciudad pequeña.

Universo:
Obviamente, recolectar toda esta masa produciría un agujero negro. Pero conceptualmente, utilizando algunas estimaciones del orden de magnitud para el universo como un todo , si asumimos que hay aproximadamente 10 20 - 10 22 estrellas (creo que esta estimación es bastante alta), entonces el radio sería algo así como 1-100 Mpc o aproximadamente 10 millones a 1 mil millones de años luz.


Editar (para abordar la pregunta en sí):
el concepto de 'tamaño' para átomos y núcleos tiene un área gris, pero puede definir el tamaño de un átomo de hidrógeno o el tamaño de un protón / neutrón en un orden de magnitud. Una declaración como 'eliminar todo el espacio vacío' es mucho más nebulosa y termina siendo en gran medida una cuestión de semántica. Una forma más precisa de expresar el concepto subyacente que se aborda podría ser algo como:
"¿Aproximadamente cuánto volumen ocupan los constituyentes 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 lo tanto, el componente importante de la masa. Al mismo tiempo, 10 15 ).

¡Súper interesante! ¿Cómo se relaciona todo esto con la teoría del Big Bang? ¿No se suponía que eso debía comenzar con algo increíblemente pequeño?
No creo que el tamaño existiera hasta el Big Bang.
Si bien me gusta esta respuesta, solo profundiza en el nivel de protones y neutrones. ¿Podría la fuerza de gravedad debido a que la masa de todo el universo está en un solo lugar exceder la fuerza nuclear fuerte y hacer que los protones y neutrones ocupen menos espacio? ¿Podría causar que se dividan en sus partes componentes ? ¿Cómo interactúan los quarks con estas fuerzas?
@Ladadadada - Esa es la teoría general de una singularidad AFAIK; que hay tanta masa en un lugar que su gravedad supera a todas las demás fuerzas cuánticas, y la masa se compacta hasta que ocupa un volumen cero, ocupando un solo punto matemático en el espacio-tiempo.

Si pudiera comprimir la masa en un espacio tan pequeño, colapsaría en un agujero negro , momento en el que la noción de "tamaño" se vuelve más difícil de definir, con el espacio-tiempo tan distorsionado. El radio del "horizonte de eventos" sería de unos 3 km, si obtengo la fórmula correctamente.

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

Los memes de "quitar 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 "quitar la fuerza electromagnética". Los conceptos de tamaño y espacio de las partículas se basan en cómo interactúan usando fuerzas. No hay evidencia de que las partículas fundamentales tengan una extensión medible, excepto la que se basa en las fuerzas, incluso los núcleos solo ocupan el espacio que ocupan debido a la fuerza fuerte.

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

Entonces, sí, de hecho, si eliminaras las fuerzas electromagnéticas, fuertes y débiles, probablemente podrías colocar las partículas del sistema solar dentro de un dedal. Sin embargo, es mejor eliminar la gravedad también, de lo contrario, ¡sería un agujero negro!