Hvad ville være den teoretiske minimumsstørrelse eller masse af et atom for at det holdes sammen af ​​tyngdekraften overhovedet ikke er muligt?

Du stiller et fascinerende spørgsmål om grænserne for atomstruktur! Det er lidt vanskeligt at give et præcist svar, da det involverer en blanding af fysik, nuklear fysik og teoretiske overvejelser. Her er en sammenbrud af udfordringerne, og hvorfor det er usandsynligt, at det er muligt:

Hvorfor tyngdekraften er svag i atomskalaen:

* Elektromagnetisk kraft: Den kraft, der holder atomer sammen, er den elektromagnetiske kraft, der virker mellem ladede partikler (protoner og elektroner). Denne kraft er utroligt stærk i korte afstande, langt stærkere end tyngdekraften.

* svag interaktion: Den svage kraft er også involveret i nuklear stabilitet, men dens primære rolle er i radioaktivt forfald, ikke hverdagens binding af atomer.

* Gravity's svaghed: Tyngdekraften er den svageste af de grundlæggende kræfter. Det bliver kun betydningsfuldt, når man beskæftiger sig med meget massive genstande som planeter, stjerner eller sorte huller.

Hvorfor et "tyngdekraftsbundet atom" er usandsynligt:​​

* skala: Selv hvis vi teoretisk skulle øge massen af ​​en kerne, ville den være nødt til at være utroligt stor (tænk astronomiske skalaer) for at overvinde den elektrostatiske frastødning af protoner. Dette ville resultere i et objekt, der ikke ligner et atom længere.

* ustabilitet: En kerne, der kun holdes sammen af ​​tyngdekraften, ville være ekstremt ustabil. Den mindste forstyrrelse vil sandsynligvis få den til at kollapse eller gå i stykker.

* kvanteeffekter: På skalaen af ​​atomer spiller kvantemekanik en vigtig rolle. Partiklernes opførsel er meget forskellig fra vores daglige oplevelse, og tyngdekraften som en dominerende kraft på dette niveau observeres ikke.

hypotetiske scenarier:

* eksotisk stof: Nogle teoretiske modeller foreslår eksistensen af ​​eksotiske former for stof med ekstremt stærke gravitationsinteraktioner. Hvis disse hypotetiske partikler eksisterede, kan de muligvis muliggøre et andet slags "tyngdekraftsbundet" system.

* sorte huller: Selvom de ikke er teknisk "atomer", er sorte huller massive genstande, hvor tyngdekraften er så stærk, at det overvælder alle andre kræfter. Imidlertid dannes sorte huller af sammenbruddet af massive stjerner, ikke gennem enkle atominteraktioner.

Konklusion:

Det er meget usandsynligt, at der findes et stabilt "tyngdekraftsbundet atom" i vores univers. Den elektromagnetiske kraft dominerer i atomskalaen, og tyngdekraften er simpelthen ikke stærk nok til at overvinde frastødelsen mellem protoner i så små afstande. Mens der findes teoretiske scenarier, er de afhængige af hypotetiske partikler eller ekstreme forhold, der ikke er blevet observeret.