Just How Small is an Atom?

ما مدى صغر الذرة؟

المدقّق: khalid marbou

(موسيقى)

You probably already know

ربما تعلمون أن كل شيء يتكون من

everything is made up of little tiny things called atoms

أجزاء صغيرة جدا تسمى الذرات.

or even that each atom is made up of even smaller particles

وقد تعلمون أيضا أن كل ذرة تتكون من جسيمات أصغر

called protons, neutrons and electrons.

تدعي البروتونات والنيوترونات والإلكترونات.

And you've probably heard that atoms are small.

وقد سمعتم بالطبع أن الذرات صغيرة.

But I bet you haven't ever thought about how small atoms really are.

ولكن أراهن أنكم لم تفكروا قط في مدى صغر الذرة.

حسنا، الجواب أنها حقا صغيرة جدا.

Well, the answer is that they are really, really small.

So you ask, just how small are atoms?

وستتساءلون، ما مدى صغر الذرات؟

To understand this, let's ask this question:

ولتفهموا هذا، دعنا نطرح هذا السؤال:

كم عدد الذرات موجود في الليمون الهندي؟

How many atoms are in a grapefruit?

Well, let's assume that the grapefruit is made up of only nitrogen atoms,

حسنا دعنا نفترض أن الليمون الهندي يتكون من ذرات النيتروجين فقط،

وهذا ليس صحيحا طبعا، لكن هناك ذرات نيتروجين في الليمون الهندي.

which isn't at all true, but there are nitrogen atoms in a grapefruit.

To help you visualize this, let's blow up each of the atoms

حسنا، لمساعدتك على تصور هذا، دعونا نضخم كل الذرات

to the size of a blueberry.

إلى حجم عنبية.

And then how big would the grapefruit have to be?

إذن بأي قدر من الكبر يجب أن يكون الليمون الهندي؟

It would have to be the same size of -- well, actually, the Earth.

حسنا يفترض أن يكون بنفس حجم .. حسنا، في الواقع، بحجم الأرض.

That's crazy!

وذلك جنوني! تقصد القول أنه إن ملأت الأرض بالعنب البري،

You mean to say that if I filled the Earth with blueberries,

I would have the same number of nitrogen atoms as a grapefruit?

سيكون لدى نفس عدد ذرات النتروجين في الليمون الهندي؟

That's right!

وهذا صحيح! فما مدى كبر الذرة إذن؟

So how big is the atom?

حسنا، إنها حقا صغيرة بالفعل.

Well, it's really, really small!

وتعلمون ماذا؟

And you know what? It gets even more crazy.

الأمور تصبح أكثر جنونية.

Let's now look inside of each atom -- and thus the blueberry, right? --

دعونا ننظر الآن داخل كل ذرة - أي العنيبة، صحيح؟ -

What do you see there?

ما الذي ترونه هناك؟

In the center of the atom is something called the nucleus,

في مركز الذرة شيء يدعى النواة،

which contains protons and neutrons,

والتي تحتوي على البروتونات والنيوترونات،

and on the outside, you'd see electrons.

وفي الخارج وسوف تشاهد الإلكترونات.

So how big is the nucleus?

فما مدى كبر الذرة إذن؟

If atoms are like blueberries in the Earth,

حسنا، إذا كانت الذرات مثل العنب البري في الأرض، ما مدى كبر النواة إذن؟

how big would the nucleus be?

قد تتذكرون الصور القديمة للذرة من صف علومكم،

You might remember the old pictures of the atom from science class,

حيث رأيتم هذه النقطة الصغيرة في الصفحة بسهم يشير إلى النواة.

where you saw this tiny dot on the page with an arrow pointing to the nucleus.

حسنا، تلك الصور، لم ترسم بسلم،

Well, those pictures, they're not drawn to scale,

so they're kind of wrong.

فهي خاطئة نوعا ما.

ما مدى كبر النواة إذن؟

So how big is the nucleus?

فإن قمتم بفتح العنيبة إذن

So if you popped open the blueberry and were searching for the nucleus ...

وبحثتم عن النواة،

تعلمون ماذا؟ سوف تكون غير مرئية.

You know what? It would be invisible.

It's too small to see!

صغيرة جدا لنراها!

OK. Let's blow up the atom -- the blueberry --

طيب. دعونا نضخم حجم الذرة - العنيبة -

to the size of a house.

بحجم منزل.

So imagine a ball that is as tall as a two-story house.

تخيلوا كرة بعلو منزل بطابقين.

Let's look for the nucleus in the center of the atom.

دعونا ننظر للنواة في مركز الذرة.

And do you know what? It would just barely be visible.

وتعلمون ماذا؟ ستكون بالكاد مرئية.

ولتفهم أذهاننا مدى كبر النواة،

So to get our minds wrapped around how big the nucleus is,

we need to blow up the blueberry, up to the size of a football stadium.

نحن بحاجة إلى تضخيم العنيبة إلى حجم ملعب كرة قدم.

So imagine a ball the size of a football stadium,

إذن، تخيلوا كرة بحجم ملعب كرة قدم،

and right smack dab in the center of the atom,

وفي مركز الذرة تماما

you would find the nucleus, and you could see it!

سوف تجدون النواة، وتستطيعون رؤيتها!

ستكون بحجم كرة رخامية صغيرة.

And it would be the size of a small marble.

وهناك أكثر من ذلك، إن لم أك قد أبهرتكم حتى الآن.

And there's more, if I haven't blown your mind by now.

Let's consider the atom some more.

دعونا نعتبر الذرة لمزيد من الوقت. إنها تحتوي على البروتونات والنيوترونات والإلكترونات.

It contains protons, neutrons and electrons.

The protons and neutrons live inside of the nucleus,

البروتونات والنيوترونات تعيش داخل النواة،

وتحوي كل كتلة الذرة تقريبا.

and contain almost all of the mass of the atom.

وعلى الحافة بعيدا توجد الإلكترونات.

Way on the edge are the electrons.

So if an atom is like a ball the size of a football stadium,

فإن كانت الذرة بحجم ملعب كرة قدم،

with the nucleus in the center, and the electrons on the edge,

بنواة في مركزه، والإلكترونات على الحافة،

what is in between the nucleus and the electrons?

ما الذي يوجد بين النواة والإلكترونات؟

المثير للدهشة، أن الجواب هو مساحة فارغة.

Surprisingly, the answer is empty space.

(ضجيج الرياح)

(Wind noise)

وهذا صحيح. فراغ!

That's right. Empty!

Between the nucleus and the electrons, there are vast regions of empty space.

بين النواة والإلكترونات، هناك مناطق شاسعة من المساحات الفارغة.

حسنا، تقنيا هناك بعض الحقول الكهرومغناطيسية،

Now, technically there are some electromagnetic fields,

but in terms of stuff, matter, it is empty.

ولكن من حيث الأشياء والمواد فإنه فارغ.

Remember this vast region of empty space is inside the blueberry,

تذكرون هذه المنطقة الشاسعة من المساحة الفارغة

داخل العنيبة، والتي هي داخل الأرض،

which is inside the Earth,

والتي هي في الحقيقة الذرات في الليمون الهندي.

which really are the atoms in the grapefruit.

OK, one more thing, if I can even get more bizarre.

طيب، شيء آخر، إن كان ممكنا أن أصبح أكثر غرابة.

Since virtually all the mass of an atom is in the nucleus --

بما أنه عمليا كل كتلة الذرة هي النواة -

الآن، هناك مقدار من الكتلة في الإلكترونات،

now, there is some amount of mass in the electrons,

ولكن معظمها في النواة -

but most of it is in the nucleus --

ما مدى كثافة النواة؟

how dense is the nucleus?

Well, the answer is crazy.

حسنا، الجواب جنوني.

The density of a typical nucleus

كثافة نواة نموذجية

is four times 10 to the 17th kilograms per meter cubed.

هو أربع ضرب 10 مرفوعة إلى قوة 17 كيلوغرام للمتر المكعب.

But that's hard to visualize. OK, I'll put it in English units.

لكن من الصعب تصور ذلك. طيب، سأذكر ذلك بالوحدات الإنجليزية.

2.5 times 10 to the 16th pounds per cubic feet.

اثنان ونصف ضرب 10 مرفوعى إلى 16

رطلا في كل قدم مكعب.

OK, that's still kind of hard to figure.

حسنا، لا يزال من الصعب نوعا ما استيعابه.

OK, here's what I want you to do.

حسنا، هنا ما نريد منك القيام به.

Make a box that is one foot by one foot by one foot.

اصنع صندوقا مربعا بطول قدم واحدة.

والآن دعونا نأخذ كل النوى من سيارة قياسية.

Now let's go and grab all of the nuclei from a typical car.

الآن، السيارات في المتوسط تزن طنين.

Now, cars on average weigh two tons.

How many cars' nuclei would you have to put into the box

كم عدد نوى السيارات التي عليك وضعها في الصندوق

ليكون صندوقك المربع بضلع قدم واحد بنقس كثافة النواة؟

to have your one-foot-box have the same density of the nucleus?

هل هي سيارة واحدة؟ اثنتان؟ ماذا عن 100؟

Is it one car? Two?

How about 100?

كلا وكلا وكلا.

Nope, nope and nope.

The answer is much bigger.

والجواب أكبر بكثير.

It is 6.2 billion.

إنها 6.2 مليار.

وهذا يساوي تقريبا عدد الناس في الأرض.

That is almost equal to the number of people in the Earth.

حتى إذا كان الجميع في الأرض يمتلكون سياراتهم الخاصة -

So if everyone in the Earth owned their own car --

and they don't --

وذلك غير صحيح -

(Cars honking)

ووضعنا كل هذه السيارات في مربعك،

and we put all of those cars into your box ...

سيكون ذلك بقدر كثافة نواة.

That would be about the density of a nucleus.

لذلك فما أقوله هو أنه إن أخذت كل سيارة في العالم ووضعتها في مربعك ذي طول قدم واحد،

So I'm saying that if you took every car in the world

and put it into your one-foot box,

ستحصل على كثافة نواة واحدة.

you would have the density of one nucleus.

حسنا، دعونا نسترجع.

OK, let's review.

The atom is really,

الذرة هي حقا صغيرة جدا.

really, really small.

فكروا في ذرات الليمون الهندي مثل العنب البري بالنسبة للأرض.

Think atoms in a grapefruit like blueberries in the Earth.

النواة صغيرة بشكل جنوني.

The nucleus is crazy small.

الآن انظروا إلى داخل العنيبة، وضخموها إلى حجم ملعب كرة قدم،

Now look inside the blueberry,

and blow it up to the size of a football stadium,

والنواة هي الآن كرة رخام صغيرة في الوسط.

and now the nucleus is a marble in the middle.

تتكون الذرة من مناطق شاسعة من المساحات الفارغة.

The atom is made up of vast regions of empty space.

وهذا غريب.

That's weird.

The nucleus has a crazy-high density.

لدى النواة كثافة عالية بشكل جنوني.

Think of putting all those cars in your one-foot box.

فكروا في جميع تلك السيارات إن وضعت في مربعك ذي طول قدم واحد.

أعتقد أنني قد تعبت.

I think I'm tired.

(تثاؤب)