Tại sao vật chất có vẻ đặc rắn trong khi nguyên tử hầu như là không gian rỗng?

Từ khóa tìm kiếm: Hãy Trả Lời Em Tại Sao? – Tập 12 – Arkady Leokum

Đây là một trong những câu hỏi đơn giản nhưng lại có một câu trả lời thật sâu sắc đến kinh ngạc. Vẻ rắn chắc bên ngoài của mọi thứ xung quanh chúng ta thì khá phức tạp. Hãy xem xét: nguyên tử bao gồm một đám mây electron khá mong manh xoay xung quanh một hạt nhân mà chỉ chiếm 1/50.000 chiều ngang của cả nguyên tử. Nói cách khác, vẻ rắn chắc của mặt đất dưới chân chúng ta chính là một vật chất chứa đựng hàng triệu triệu những nguyên tử là không gian rỗng.

Điều thú vị hơn nữa là lực hấp dẫn giữa các nguyên tử tạo nên mặt đất có thể đã khiến mọi vật sụp đổ trong nháy mắt. Việc chúng ta có ở đây và suy nghĩ câu hỏi này chứng tỏ tự nhiên đã có cách nào đó để ngăn điều này xảy ra.

Câu trả lời cho vấn đề hóc búa này không được tìm ra cho đến tận năm 1960, khi nhà học thuyết Freeman Dyson chứng minh rằng nếu các nguyên tử bị dồn quá chặt vào nhau, các đám mây electron của chúng sẽ bắt đầu tương tác với nhau tạo ra một lực đẩy. Có một điểm mà “áp lực đẩy lui” này cân bằng chính xác với lực hấp dẫn giữa các nguyên tử và vật chất trở nên đặc chắc. Các ước lượng cường độ của hai hiệu ứng này gợi ý rằng điểm cân bằng đó sẽ xuất hiện khi chất rắn dày đặc hơn vài lần so với nước – đúng như những gì ta đang thấy.