Buzz
Tất cả vật chất trong vũ trụ, từ lớn đến bé, mới đến cũ, đều hình thành từ nguyên tử. Là đơn vị cơ bản với hạt nhân tại trung tâm, gắn kết giữa proton điện dương và neutron trung hoà. Bên cạnh đó, electron âm vẫn vây quanh nguyên tử. Dù có nhiều loại hạt nhỏ hơn, nguyên tử vẫn là yếu tố cơ bản của vật chất. Bạn đã bao giờ tò mò về số lượng nguyên tử trong phần vũ trụ quan sát được chưa?Vũ Trụ Hiện Hữu
Muốn biết về số lượng nguyên tử trong vũ trụ, hãy tưởng tượng vũ trụ khổng lồ và bao la. Theo giả thuyết phổ biến nhất, Big Bang, vũ trụ đã hình thành từ một điểm chứa vô số nhiệt độ. Nó nở rộ liên tục trong 13.8 tỷ năm.
Để tính số nguyên tử trong phần vũ trụ quan sát được, nghĩ rằng nó có kích thước khoảng 13.8 tỷ năm ánh sáng, nhưng thực tế lại phức tạp hơn. Vũ trụ mở rộng và có thể nhanh hơn ánh sáng. Điều này đã được chứng minh nhiều lần và tạo ra những thảo luận hứng thú.
Các nhà khoa học tính toán phần vũ trụ quan sát được có bán kính khoảng 46 tỷ năm ánh sáng. Năm 2020, phát hiện thiên hà cổ xưa nhất cách chúng ta 32 tỷ năm ánh sáng làm nổi bật sự kỳ diệu của vũ trụ.
Vật chất trong vũ trụ
Trong vũ trụ, vật chất chỉ chiếm khoảng 5% tổng thể, phần còn lại là những điều bí ẩn như phản vật chất hay vật chất tối. Tuy nhiên, tất cả vẫn bắt nguồn từ nguyên tử.
Theo nhà khoa học, dù vũ trụ mở rộng, số lượng nguyên tử luôn duy trì ổn định và phân bố đều. Nguyên tắc vũ trụ khẳng định rằng mỗi nơi trong vũ trụ đều chứa lượng vật chất như nhau, giúp ước tính số lượng ngôi sao và thiên hà mà không cần đếm từng cái.Đơn giản hoá phép tính
Để tính chính xác số lượng nguyên tử, chúng ta cần phải đặt một số giả định. Thứ nhất, tất cả nguyên tử đều tập trung trong ngôi sao, mặc dù thực tế không nhất thiết như vậy.
Vì ngôi sao chứa nhiều nguyên tử với mật độ cao, việc giả định như vậy không làm cho kết quả phép tính quá sai đến mức không chấp nhận được. Do đó, chúng ta quy ước rằng nguyên tử tất cả tập trung trong ngôi sao, loại bỏ các yếu tố khác.
Giả định thứ hai: Tất cả nguyên tử trong vũ trụ đều là nguyên tử hydro, với 1 electron xoay quanh 1 proton. Dù giả định này khác với thực tế, nhưng nó giúp đơn giản hóa phép tính. Vũ trụ thực tế chứa đến 90% hydro, và một số ngôi sao thậm chí còn có tỉ lệ hydro cao hơn nhiều.Bước tính toán cuối cùng
Để xác định số lượng nguyên tử, chúng ta cần biết thêm về khối lượng của vũ trụ, tức là số lượng ngôi sao và khối lượng trung bình của chúng. Theo ước tính của Cơ quan Vũ trụ Châu Âu ESA, có khoảng 10^11 đến 10^12 thiên hà trong vũ trụ, mỗi thiên hà chứa từ 10^11 đến 10^12 sao. Tổng cộng có khoảng 10^22 đến 10^24 sao, với trung bình là 10^23. Đây chỉ là ước tính. Trung bình, mỗi ngôi sao có khối lượng khoảng 10^32kg, vì vậy, khối lượng của vũ trụ là khoảng 10^55kg. Mỗi gam vật chất chứa khoảng 10^24 proton, giả sử tất cả đều là nguyên tử hydro. Nói đơn giản, mỗi gam vật chất chứa 10^24 nguyên tử, tương đương 1kg vật chất sẽ chứa 10^27 nguyên tử. Vậy nên, vũ trụ có thể chứa khoảng 10^82 nguyên tử. Dưới dạng số, đó sẽ là: 100,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000 nguyên tử.
Tất nhiên, con số này chỉ là tính toán thô, dựa trên các số liệu ước tính và giả định. Dù vậy, nó vẫn là một kết quả làm nổi bật sự bao la và rộng lớn của vũ trụ. Mong rằng trong tương lai, con người sẽ tiếp tục khám phá không gian vô tận này.
