iz arhive AM!
Zapravo, konačnog odgovora na ovo pitanje i nema, iz jednostavnog razloga zato što niko stvarno ne zna koliko je kosmos veliki. Ipak, napravimo neke pretpostavke.
Jedna od njih je da postoji oko 100.000.000.000 (ili 1011, tj. 1 sa 11 nula) galaksija u kosmosu. Svaka od tih galaksija je, u proseku, 100.000.000.000 (ili 1011) puta masivnija od našeg Sunca.
To znači da ukupne količine materije u kosmosu ima 1011 x 1011, odnosno 1022 puta više nego što je sadrži naše Sunce. Drugim rečima, u kosmosu ima dovoljno materije da se "napravi" 10.000.000.000.000.000.000.000 (10 sekstiliona) Sunaca kao što je naše.
Masa našeg Sunca približno je jednaka 2 x 1033 grama. Iz toga proizilazi, da ukupna količina materije koja se nalazi u univerzumu ima masu od 1022 x 2 x 1033 ili 2 x 1055 grama. To se može napisati kao: 20.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000 grama. Ili iskazano rečima, to bi bilo oko 20 septendeciliona grama.
Probajmo sada da razmotrimo problem sa drugog kraja. Masa univerzuma je skoro sva koncentrisana u nukleonima atoma od kojih je sačinjena. (Nukleoni su čestice koje predstavljaju osnovne komponente jezgra svakog atoma.) Oni su toliko mali, da ih je potrebno 6 x 1023 da bi načinili masu od samo jednog grama.
Dakle, ako 6 x 1023 nukleona čini jedan gram (Taj broj se naziva Avogadrov broj* – 6,0221367 x 1023 i predstavlja broj molekula jednog mola gasa pod normalnim uslovima), a ako smo rekli da ima 2 x 1055 grama u kosmosu, onda je lako izračunati da je ukupan broj nukleona jednak 6 x 1023 x 2 x 1055 ili 12 x 1078. Uobičajeno je da se to matematički piše kao 1,2 x 1079.
Astronomi veruju da 90 procenata atoma u čitavom kosmosu predstavljaju atomi vodonika, 9 procenata atomi helijuma, a da svega 1 procenat otpada na atome složenijih elemenata. To bi značilo da u jednom uzorku od 100 atoma, imamo 90 vodonikovih atoma, 9 helijumovih i 1 recimo kiseonikov atom. Svako jezgro vodonikovog atoma sadrži po jedan nukleon – proton. Jezgro helijumovog atoma ima 4 nukleona – 2 protona i 2 neutrona, a jezgro kiseonikovog atoma sadrži 16 nukleona – 8 protona i 8 neutrona.
Stotinu atoma, znači, sadrži ukupno 142 nukleona – 116 protona i 26 neutrona.
Međutim, treba znati da postoji razlika između ove dve vrste čestica u nukleonu. Dok neutron nema električni naboj i zbog toga nema "protivčesticu" koja bi ga držala u ravnoteži, dotle proton, koji ima pozitivan električni naboj, izaziva pojavu po jednog elektrona (koji ima negativan električni naboj), za svaki proton koji se nalazi u nukleonu.
Znači da u atomima, uz svaki od 142 nukleona mora da postoji i 116 elektrona (kao ravnoteža broju od 116 protona). Iz te proporcije proizilazi da 1,2 x 1079 nukleona u kosmosu mora da ima kao balans i 1 x 1079 elektrona. Sabiranjem broja nukleona i elektrona, dobijamo broj 2,2 x 1079, koji predstavlja ukupan broj svih čestica u kosmosu. Taj broj može da se napiše i kao 22.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.
000.000.000.000.000.000.000.000 (ili 22 kvinvigintiliona.)
Ako bi polovina kosmosa bila sačinjena od antimaterija, a druga polovima od materije, onda bi pola od tih čestica bili antinukleoni (antiprotoni i antineutroni) i antielektroni, što ne utiče na ukupan broj čestica.
Postoji pored toga i nemerljiv broj nekih drugih, tzv. virtuelnih, čestica u svemiru, kao što su fotoni, neutrini i verovatno gravitoni ali su sve te čestice bez mase i zato ih ne uzimamo u ovu kalkulaciju. Ima doduše indikacija ali eksperimentalno još nepotvrđenih, da elementarna subatomska čestica neutrino nije bez mase. Ako bi se to potvrdilo, to bi značajno povećalo ukupni broj čestica u kosmosu, obzirom da je neutrino, uz foton, najzastupljenija čestica u svemiru.
Da bi napravili u tom slučaju neku površnu analizu, pretpostavimo da je broj pozadinskih neutrina jednak broju pozadinskih fotona. Brojčana vrednost pozadinskih fotona kreće se između 100 miliona i 20 milijardi po barionu (barion je zajedničko ime za proton, neutron i neke druge masivnije čestice). Ako uzmimo da ima 1 milijarda fotona po barionu, onda možemo reći da ima i 1 milijarda (109) neutrina po barionu, što bi ukupan broj čestica doveo na red veličina 1081.
U tom kontekstu se pominje i čestica tzv. Higgsov bozon, za koju se smatra da bi mogla biti odgovorna za nedovoljno razjašnjeno svojstvo mase svih čestica. Po teoriji, to bi bila elementarna čestica sa najmanjom masom. Na žalost, za sada na Zemlji nema dovoljno moćnog akceleratora koji bi imao dovoljno energije da napravi česticu tešku, recimo, 10 TeV (1012 eV) ili više.
Na kraju krajeva, i onih dvadeset dva kvinvigintiliona je sasvim dovoljno; to čini nama poznati univerzum.
- * Talijanski prof. fizike na Univerzitetu u Turinu Amadeo Avogadro (1776–1856) dao zakon (1811) da se na istoj temp. i pritisku, u istoj zapremini različitih gasova nalazi isti broj molekula. Taj broj predstavlja molekulsku težinu u gramima i zove se Avogadrov broj. Npr. mol. težina kiseonika jeste 32,0, što znači da jedan gram-mol kiseonika ima masu od 32,0 grama, a sadrži ~ 6 x 1023 atoma. Zapremina 1 gram-mola gasa je oko 22,4l (na 0°C i pri 1 atm) i važi za sve gasove.
Članak je u AM objavljen aprila 2002.
KOJI TELESKOP DA KUPIM?
