Hvorfor er der mere kulstof end guld i universet, og hvor kommer disse stoffer fra? Det spørgsmål bliver forhåbentlig besvaret ved slutningen af dette afsnit om de byggesten, hele universet består af. Når vi forstår disse grundlæggende enheder, kan vi udnytte deres egenskaber til at udvikle vores teknologi og tilpasse den til vores stadigt skiftende behov. Alt, fra den mindste computerchip i din iPad og dig selv til de største galakser i universet, er opbygget af det, vi i dag kalder atomer. Studiet af atomer og deres opførsel har ført til en række meget interessante og nyttige opdagelser, uden hvilke der slet ikke ville findes nogen iPad. Gå på opdagelse i dette afsnit og lær om de grundlæggende bestanddele i det træ, du kan se fra dit vindue – og i dig selv!

Hvis du blev bedt om at forestille dig et æble, herunder hvordan det opfører sig, hvordan det ser ud, og hvor stort det er sammenlignet med andre genstande, ville du næppe have nogen problemer med det. Det skyldes især, at et æble – selvom vi ikke rigtig tænker over det – har samme størrelsesorden som den verden, vi til daglig omgås. Det er for eksempel også let at forestille sig en computer eller et andet menneske. Det er langt sværere at forestille sig et enkelt sandkorn eller bjergenes enorme størrelse sammenlignet med os selv. Det er grunden til, at vores fantasi har så svært ved at fatte for eksempel universets størrelse eller et atoms størrelse.

Den gennemsnitlige atomradius er af størrelsesordenen 10^-10 m, en million milliarder gange mindre end den skala, vi normalt ser og handler på. Vores galakse, Mælkevejen, har derimod en størrelse på omkring 10²⁰ m, mere end en milliard milliarder gange større end os. Disse enorme forskelle gør det svært at forstå, hvordan disse objekter fungerer. Det betyder også, at det er vanskeligt at observere dem for at blive klogere på dem, og at det kræver avancerede instrumenter. Atomer kan observeres med et scanning-tunnelmikroskop og kan endda flyttes rundt, så de danner mønstre. At betjene sådan en maskine svarer dog til at prøve at bygge et legohus iført boksehandsker. Forskellen mellem vores skala og atomernes skala gør det til en virkelig udfordring at studere og manipulere dem. På de store skalaer gør de enorme afstande på milliarder af lysår til andre galakser det meget vanskeligt at observere dem og fortolke det, vi ser.
For at gøre det lidt lettere at arbejde med så store og så små tal har vi en navngivningskonvention for de forskellige størrelsesordener, som er vist nedenfor. Bølgelængder angives for eksempel normalt i nanometer, og afstande til astronomiske objekter i megaparsec.

Navn	Tallet	Præfiks	Symbol
billion	1.000.000.000.000	tera	T
milliard	1.000.000.000	giga	G
million	1.000.000	mega	M
tusind	1.000	kilo	k
hundrede	100	hekto	h
ti	10	deka	da
enhed	1
tiendedel	0,1	deci	d
hundrededel	0,01	centi	c
tusindedel	0,001	milli	m
milliontedel	0,000 001	mikro	µ
milliardtedel	0,000 000 001	nano	n
billiontedel	0,000 000 000 001	piko	p

Man skulle tro, at der på så forskellige skalaer ikke kan være nogen forbindelse mellem atomer og galakser. Forskerne har dog for ikke så længe siden indset, at man ikke fuldt ud kan forstå processerne i en galakse uden at forstå, hvad den er opbygget af på det mest grundlæggende niveau – atomerne og det, der er endnu mindre. Især kernefysikken spænder over den store kløft mellem skalaerne, som du vil se i et senere kapitel om stjernerne og den uhyre vigtige proces, der kaldes stjernernes nukleosyntese.
Vi vil nu se nærmere på det stof, som alt det, vi ser, er opbygget af >