Pada 460-370 SM, hiduplah seorang filsuf bernama Demokritus. Itu adalah masa sebelum mikroskop, teropong, fotografi, maupun ilmu matematika tentang gaya tarik benda atau mengukur kecepatan benda bergerak. Hanya dengan otaknya dan mata telanjang, beliau mampu memecahkan sebuah misteri penting di alam, yaitu yang beliau beri nama atom (dari bahasa Yunani atomos: a berarti “tidak” dan tomos berarti “terbagi”), unsur terkecil yang menyusun semua yang ada di alam ini. Walaupun seiring berjalannya waktu, fisikawan telah menemukan bahwa atom bukanlah elemen paling dasar di alam.
Atom yang paling tua adalah hidrogen yang telah muncul sejak zaman ledakan besar (big bang). Atom-atom lainnya dimasak di bintang.
Bintang adalah semacam dapur kosmik tempat atom-atom hidrogen dimasak menjadi atom-atom yang lebih berat. Yaitu terjadinya reaksi fusi nuklir, di mana ini adalah peleburan dua atau lebih inti atom menjadi atom baru dan menghasilkan energi atas radiasi sinar alfa, beta dan gamma yang sangat berbahaya bagi manusia.
Matahari adalah bola gas hidrogen dan helium yang sangat besar, yang bercahaya karena tingginya suhu. Kelahiran matahari:
Tumbukan molekul-molekul gas di dalam awan membuatnya panas hingga akhirnya sampai ke suhu yang memungkinkan hidrogen berfusi menjadi helium: empat inti hidrogen bergabung dan membentuk inti helium, diiringi dengan pelepasan foton sinar gamma. Foton ini kemudian berjalan menuju permukaan bintang sambil kehilangan energi di setiap langkahnya. Ketika kita menatap langit dan memandang bintang-bintang pada malam hari, segala sesuatu yang kita lihat tampak bersinar karena reaksi fusi inti nan jauh di sana.
Kematian matahari:
Fusi hidrogen tidak dapat berlangsung selamanya karena jumlah hidrogen di bagian dalam yang panas itu banyak tapi terbatas. Dalam lima atau enam miliar tahun dari sekarang, seluruh hidrogen akan bereaksi menjadi helium kemudian zona fusi hidrogen akan perlahan berpindah ke arah luar membentuk selubung reaksi termonuklir yang mengembang. Pada saat itu Matahari berubah menjadi raksasa merah yang akan menyelubungi dan melahap Merkurius, Venus dan Bumi. Tata surya bagian dalam akan berada di dalam matahari. Fusi hidrogen akan padam dengan sendirinya. Sementara itu, gravitasi matahari akan memaksa inti heliumnya mengerut semakin mampat sehingga mulai menyatu. Kemudian matahari terpicu menjalani reaksi fusi putaran kedua yang menghasilkan unsur karbon dan oksigen dan memberikan energi tambahan pada Matahari untuk terus bersinar dalam waktu yang terbatas. Setelah hampir seluruh inti helium habis digunakan, bagian dalam Matahari akan melanjutkan keruntuhan yang sempat tertunda. Pada akhir hidupnya Matahari seperti bintang lainnya akan menjadi katai hitam yang gelap dan mati.
Seluruh alam semesta 99% terdiri atas hidrogen dan helium. Total ada 92 jenis atom yang melimpah secara alami dan berbeda-beda secara kimia, mereka menyusun segala sesuatu di planet kita, meskipun kebanyakan ditemukan bergabung membentuk molekul.
Air adalah molekul yang terdiri dari atom hidrogen dan oksigen.
Udara: nitrogen, oksigen, karbon, hidrogen, dan argon. (Campuran molekul)
Tanah: mineral, karbohidrat, air, udara, mikroorganisme (campuran molekul)
Api: tidak tersusun dari unsur kimia, api merupakan plasma yang memancar dan suhu tinggi plasma telah melucuti elektron dari intinya.
Tiap atom terdiri atas inti yang dikelilingi elektron-elektron. Tiap inti atom terdiri atas proton-proton dan neutron-neutron yang terkemas rapat. Proton dan neturon sama-sama terbuat dari partikel lebih kecil yang dinamai “kuark”. Gaya yang merekatkan kuark dalam proton dan neutron dibangkitkan oleh partikel-partikel yang disebut “gluon”. Sejauh ini bahan-bahan dasar yang diketahui bergerak di ruang sekitar kita terdiri dari (atau yang disebut fisikawan sebagai “zarah dasar” pada Model Standar):
- Elektron
- Kuark
- Foton (zarah pada cahaya)
- Gluon
- Neutrino (bergerak di alam semesta tapi tidak banyak berinteraksi dengan kita)
- boson Higgs
- Gravitino/Dark matter
Sifat kimia atom bergantung pada jumlah elektron, yang sama dengan jumlah proton, dan kemudian disebut nomor atom.
1 elektron-proton: hidrogen
2 elektron-proton: helium
3: litum
4: berilium
5: boron
6: karbon
7: nitrogen
8: oksigen
10: neon
12: magnesium
14: silikon
16: belerang
…
92: uranium
Fun Fact:
- Di dasar realita, jarak antara 2 benda (atom) bisa dibilang tidak ada (tidak pernah ada jarak di antara kita semua).
- Semua benda di alam termasuk kita semua manusia tidak pernah benar-benar saling menyentuh satu sama lain, kecuali dalam bintang Neutron atau Black Hole.
- Poin 1 dan 2 sama-sama benar.
- Sekalipun kita mengamati suatu bagian kecil ruang yang kosong tanpa berisi atom, kita masih mendeteksi gerombolan kecil partikel. Kekosongan sejati, yang sepenuhnya tak berisi apapun, itu tak ada.
Referensi:
Cosmos - Carl Sagan
Tujuh Pelajaran Singkat Fisika - Carlo Rovelli