Per oltre duemila anni l’umanità ha creduto che il mattone con il quale tutto poteva essere costruito fosse l’atomo, chiamato così perché inizialmente considerato l'unità più piccola ed indivisibile della materia. Tale definizione risale alla dottrina dei filosofi greci e infatti, nella loro lingua, “atomos” significa “indivisibile”. Già agli inizi del 1900, gli scienziati capirono che l’atomo è ulteriormente divisibile ma, per non complicare ulteriormente, lasciamo perdere. Sia per la grandiosità dell’Universo (macrocosmo) che per l’infinita miniaturizzazione dei componenti (microcosmo) viene usata come suffisso la stessa parola, cosmo, quasi a ricordare molte somiglianze tra queste due grandezze. Il nostro Sistema Solare, apparentemente, non sembra strutturalmente diverso da un atomo. Un oggetto centrale, chiamato Sole e/o nucleo con oggettini più piccoli, chiamati pianeti e/o elettroni, che gli ruotano intorno. Facciamo un esempio un po' approssimativo ma ben capibile. Se il nostro Sole fosse una sfera di circa 20 centimetri posta al centro di un grande tavolo rotondo, la Terra sarebbe una pallina di diametro inferiore ad un centimetro che gli gira intorno ad una distanza di circa 200 metri. Allo stesso modo se il nucleo di un atomo fosse una sfera di 20 centimetri posta al centro dello stesso tavolo, l’elettrone sarebbe una pallina di circa un centimetro che gli gira intorno ad una distanza di trenta chilometri. Trenta chilometri! Non solo. La Terra impiega un anno per compiere una rotazione completa intorno al Sole, mentre, in un solo secondo, l’elettrone riesce a fare quarantamila giri intorno al suo nucleo. Quarantamila!

Considerate le dimensioni appena enunciate, la struttura dell'atomo (esattamente come il nostro sistema solare) è realmente composta di solo "vuoto" e quindi appare difficile accettare, per esempio con il tatto, la continua solidità della materia. Rimettiamo il nostro sistema solare sul tavolo. A prescindere dalle dimensioni la similitudine usata non è molto diversa dalla realtà. Tutti i pianeti, più o meno, sono posizionati sullo stesso piano e quindi un tavolo rotondo è la giusta rappresentazione del Sistema Solare e dello spazio necessario a contenerlo. Al contrario, un atomo composto da più elettroni, deve essere immaginato molto più simile ad una piccola sfera in quanto i suoi “pianeti” non gli girano intorno sullo stesso piano e quindi lo spazio necessario a contenerlo è più simile ad un globo nel quale, a causa delle enormi energie presenti al suo interno, viene impedita qualsiasi "intrusione". Quando, con l’intervento umano, si riesce a violare questo spazio, si scatena una energia devastatrice, come dimostrarono gli inventori della “bomba atomica”. L’enorme quantità di energia contenuta nella materia è stata accuratamente studiata dagli scienziati arrivando a dimostrare che durante il decollo dello Space Shuttle, di tutto il propellente usato, solo un grammo, ripeto “un grammo”, diventa energia propulsiva, mentre tutto il resto viene sprecato con la trasformazione in fumo e prodotti della combustione. Se fossimo in grado di utilizzare l'energia presente negli atomi, l'energia contenuta in un bicchiere d’acqua servirebbe per almeno cento viaggi dello Space Shuttle.

Continuiamo con altri esempi per capire alcune incredibili proprietà di queste “trottoline”. Per avere un’idea della loro stupefacente miniaturizzazione considerate un bicchiere d’acqua. Adesso immaginate che sia possibile colorare di rosso tutti gli atomi presenti. Riversate poi l’acqua di questo bicchiere nel mare e, sempre utilizzando un po’ di fantasia, prendete un grande ramaiolo e mescolate gli oceani fino a quando avrete la certezza di aver distribuito uniformemente tutti gli atomi “rossi”. Adesso, con il bicchiere vuoto, andate in un punto qualsiasi di un qualsiasi oceano e, a qualsiasi profondità, riempite nuovamente il vostro bicchiere d’acqua. Secondo voi c’è qualche possibilità di aver preso un atomo “rosso”? Vi sembra poco probabile eh? In verità sappiate che, dentro quel bicchiere, ci sono almeno mille trottoline rosse e quindi, adesso, siamo in grado di sapere quanti atomi ci sono all’interno di un semplice bicchiere d’acqua. Basta moltiplicare per mille il numero dei bicchieri d’acqua necessari a svuotare tutti i mari del mondo!

Così come sappiamo che tutti i Sistemi Solari non sono uguali al nostro dobbiamo sapere che esistono circa cento tipi di atomi ognuno dei quali ha caratteristiche strutturali diverse dagli altri. Le diversità, semplificando per facilitare la comprensione, riguardano sia la struttura del nucleo sia la quantità di elettroni posseduti. Per questo motivo si parla di atomo di carbonio piuttosto che di quello del rame oppure dell’atomo del platino piuttosto che di quello del piombo. C’è una formula chimica che tutti conoscono: H²O. Il significato è che quando si mettono insieme due atomi d’idrogeno (H²) con uno d’ossigeno (O) otteniamo una molecola che abbiamo chiamato “acqua”. Peccato solo che tutte queste strutture, comunque siano costituite, non siano eterne.