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Pourquoi le carbone est-il plus abondant que l'or dans l'univers, et d'où viennent ces substances? Nous espérons pouvoir répondre à cette question d'ici la fin de cette page concernant les blocs de construction qui composent l'univers. La compréhension de ces unités de base nous permet de manipuler leurs propriétés pour faire progresser nos technologies et de répondre à nos besoins en constante évolution. Tout, de la plus petite puce d'ordinateur dans votre iPod, de vous-même jusqu’aux plus grandes galaxies dans l'univers, est composé de ce que nous appelons maintenant atomes. L'étude des atomes et de leurs comportements a conduit à des découvertes très intéressantes et utiles, sans lesquelles il n'y aurait pas d’iPod du tout. Lisez attentivement cette page et vous en apprendrez davantage sur les constituants de base de cet arbre que vous pouvez voir à partir de votre fenêtre, ainsi que sur vous-même!

Si on vous demandait d'imaginer une pomme, y compris la façon dont elle évolue, à quoi elle ressemble et sa taille par rapport à d'autres objets, vous auriez très peu de problèmes. C'est surtout parce que, même si nous ne le réalisons pas vraiment, une pomme est du même ordre de grandeur que le monde avec lequel nous interagissons régulièrement. Il est également facile, par exemple, de visualiser un ordinateur ou un autre être humain. Essayer d'imaginer un seul grain de sable ou l’ampleur des montagnes par rapport à nous-mêmes est beaucoup plus délicat. C'est la raison pour laquelle nos imaginations ont tant de mal à comprendre l'échelle de l'univers, par exemple, ou la taille d'un atome.

Le rayon atomique moyen est de l'ordre de 10-10 m, une dizaine de milliards de fois plus petit que l'échelle à laquelle nous voyons et nous interagissons. Alors que la taille de notre galaxie, la Voie Lactée, est à l'échelle de 1020 m, plus d'un milliard de milliard de fois plus grand que nous. Ces énormes différences rendent difficile la compréhension du fonctionnement de ces objets. Cela signifie également que les observer dans le but d'approfondir notre compréhension est difficile et nécessite des instruments compliqués. Les atomes peuvent être observés à l'aide d'un microscope à effet tunnel, et peuvent même être déplacés selon des schémas. Cependant, l'utilisation de ce type de machine est semblable à essayer de construire une maison en Lego, tout en portant des gants de boxe. La différence entre notre échelle et l'échelle des atomes fait que les étudier et les manipuler est un véritable défi. Sur les grandes échelles, la distance considérable de milliards d'années-lumière qui nous séparent des autres galaxies rend leur observation et leur interprétation très difficile.
Afin de rendre le travail avec de tels nombres grands et petits un peu plus facile, nous avons une convention, ci-dessous, pour les différents ordres de grandeur. La longueur d'onde, par exemple, est généralement citée en nanomètres, ou les distances des objets astronomiques en mégaparsecs.

Nom Nombre Préfixe Symbole
trillion 1,000,000,000,000 tera T
milliard 1,000,000,000 giga G
million 1,000,000 mega M
mille 1,000 kilo k
cent 100 hecto h
dix 10 deka da
unité 1
dixième 0.1 deci d
centième 0.01 centi c
millième 0.001 milli m
millionième 0.000 001 micro µ
milliardième 0.000 000 001 nano n
trillionième 0.000 000 000 001 pico p

Vous pensez peut-être que sur ces différentes échelles, il ne peut y avoir un lien entre les atomes et des galaxies. Cependant, les scientifiques ont tout récemment réalisé que vous ne pouvez pas comprendre les processus au sein d'une galaxie sans comprendre de quoi elle est constituée au niveau atomique voire plus petit. La physique nucléaire, en particulier, enjambe le grand fossé entre les échelles de taille, comme vous le verrez dans un prochain chapitre concernant les étoiles et le processus si important de la nucléosynthèse stellaire.
Nous allons maintenant regarder plus en détail cette matière qui est à l’origine de tout ce que nous voyons. >