Just How Small is an Atom?

یک اتم واقعا چقدر کوچک‌ است؟

Translator: Mana Ahmady Reviewer: soheila Jafari

(موسیقی)

You probably already know

شما احتمالا تا حالا فهمیدید که هر چیزی تشکیل شده از

everything is made up of little tiny things called atoms

چیزهای بسیار کوچکی به نام اتم.

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

شما حتی ممکن‌ست بدانید که هر اتم از ذرات کوچک‌‌تری ساخته شده

called protons, neutrons and electrons.

به نام پروتون‌ها، نوترون‌ها و الکترون‌ها.

And you've probably heard that atoms are small.

و ممکن‌ست شنیده باشید که اتم‌ها کوچک هستند.

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

اما شرط می‌بندم که تا حالا به اینکه اتم‌ها واقعا چقدر کوچک‌ند فکر نکردید.

خب، پاسخ این‌ست که آنها واقعا خیلی خیلی خیلی کوچک هستند.

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

So you ask, just how small are atoms?

خب شما می‌پرسید، واقعا اتم‌ها چقدر کوچکند؟

To understand this, let's ask this question:

برای فهمیدن این، بگذارید یک پرسش را مطرح کنیم:

چندتا اتم در یک گریپ‌فروت هست؟

How many atoms are in a grapefruit?

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

خب بگذارید فرض کنیم که گریپ‌فروت تنها از اتم‌های نیتروژن ساخته شده،

که اصلا درست نیست، اما اتم‌های نیتروژن در گریپ‌فروت وجود دارد.

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

خب، برای اینکه بتونید این را تصور کنید، بگذارید هر دانه‌ی اتم را به اندازه‌ی یک

to the size of a blueberry.

زغال‌اخته بزرگ کنیم.

And then how big would the grapefruit have to be?

و در این صورت هر گریپ‌فروت چقدر بزرگ می‌شه؟

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

آن باید به بزرگی یک - خب، در حقیقت، به اندازه‌ی کره‌ی زمین می‌شه.

That's crazy!

دیوانه‌ کننده‌ست! منظورت اینه که اگر زمین را از زغال‌اخته پر کنم،

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

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

می‌تونم به اندازه‌ی اتم‌های نیتروژن در یک گریپ‌فروت، زغال‌اخته داشته باشم؟

That's right!

درسته! پس اندازه‌ی یک اتم چقدر است؟

So how big is the atom?

خب، بسیار بسیار بسیار بسیار کوچک‌ست.

Well, it's really, really small!

و می‌دانید چیه؟

And you know what? It gets even more crazy.

حتی از این هم عجیب و غریب تر می‌شه.

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

بگذارید یک نگاهی به درون هر اتم بندازیم - یعنی به یک زغال‌اخته، باشه؟ -

What do you see there?

آنجا چی می‌بینید؟

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

در مرکز اتم چیزی هست به نام هسته،

which contains protons and neutrons,

که دربرگیرنده‌ی پروتون‌ها و نوترون‌هاست،

and on the outside, you'd see electrons.

و بیرون از آن شما الکترون‌ها را خواهید دید.

So how big is the nucleus?

پس هسته‌اتم چه ‌قدر بزرگ‌ست؟

If atoms are like blueberries in the Earth,

خب، اگر اتم‌ها مانند زغال‌‌اخته در کره‌ی زمین باشند، یک هسته چقدر می‌تونه باشه؟

how big would the nucleus be?

ممکن‌ست تصویرهای قدیمی از اتم را از کلاس علوم‌تان به خاطر داشته باشید،

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

جایی که این نقطه‌های کوچک را روی صفحه می‌دیدید با یک پیکان که به سوی هسته نشانه رفتند.

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

خب، آن تصویرها، راستش آنها در مقیاس درست کشیده نشدند.

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

so they're kind of wrong.

پس یه جورایی نادرست هستند.

پس یک هسته واقعا چه اندازه‌ست؟

So how big is the nucleus?

اگر یک زغال‌اخته را بشکافی

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

و به دنبال هسته بگردیم،

می‌دانید چیه؟ غیر قابل دیدن‌ست.

You know what? It would be invisible.

It's too small to see!

خیلی کوچک‌تر از آن‌ست که بشه دید!

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

بسیارخوب. بگذارید اتم را بزرگ کنیم - زغال‌اخته را -

to the size of a house.

به اندازه‌ی یک خانه بزرگش کنیم.

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

بنابراین یک توپ را به بزرگی یک خانه‌ی دوطبقه تصور کنید.

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

بگذارید به دنبال هسته در مرکز اتم بگردیم.

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

و می‌دانید چیه؟ بازهم به سختی قابل دیدن‌ست.

برای اینکه ذهن‌مان بتونه تصور کند که یک هسته چه اندازه‌ست،

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.

باید زغال‌اخته را به اندازه‌ی یک استادیوم فوتبال بزرگ کنیم.

So imagine a ball the size of a football stadium,

خب یک توپ را به اندازه‌ی یک استادیوم فوتبال تصور کنید،

and right smack dab in the center of the atom,

و درست در مرکز اتم،

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

می‌تونید هسته را پیدا کنید، و می‌تونید آن را ببینید!

و آن به اندازه‌ی یک تیله‌‌ی کوچک خواهد بود.

And it would be the size of a small marble.

و باز هم هست، اگر تا حالا مغزتان سوت نکشیده باشد.

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

Let's consider the atom some more.

بگذارید اتم را کمی بیشتر بررسی کنیم. اتم شامل پروتون‌ها، نوترون‌ها و الکترون‌هاست.

It contains protons, neutrons and electrons.

The protons and neutrons live inside of the nucleus,

پروتون‌ها و نوترون‌ها درون هسته جای دارند،

و تقریبا تمام جرم اتم را دربرمی‌گیرند.

and contain almost all of the mass of the atom.

بسیار دورتر از آنها نزدیک به لبه‌ی آن٬ الکترون‌ها جای دارند.

Way on the edge are the electrons.

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

بنابراین اگر اتم مانند یک توپ به اندازه‌ی یک استادیوم فوتبال باشد،

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

که هسته در مرکز و الکترون‌ها در لبه‌ی آن است،

what is in between the nucleus and the electrons?

چه چیزی میان هسته و الکترون هست؟

پاسخ به طور غافلگیرکننده‌ای این‌ست، فضای خالی.

Surprisingly, the answer is empty space.

(صدای باد)

(Wind noise)

درسته. خالی!

That's right. Empty!

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

میان هسته و الکترون‌ها ناحیه‌ی پهناوری از فضای خالی هست.

دراصل، به لحاظ فنی تعدادی میدان الکترومغناطیسی وجود دارد،

Now, technically there are some electromagnetic fields,

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

اما به مفهوم جرم، ماده، کاملا خالی‌ست.

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

به یاد بیارید که این نواحی پهناور از فضای خالی

در درون زغال‌اخته‌ست، که آن در درون کره‌ی زمین قرار دارد،

which is inside the Earth,

که در واقع اتم‌های درون یک گریپ‌فروت هستند.

which really are the atoms in the grapefruit.

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

بسیارخب، یک چیز دیگر، می‌خوام حتی بیشتر از این شگفت‌انگیز باشم.

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

از‌ آنجایی‌که کم و بیش همه‌ی جرم اتم در هسته قرار دارد -

راستش، مقداری جرم در الکترون‌ها وجود دارد،

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

اما بیشتر آن در هسته است -

but most of it is in the nucleus --

هسته‌ی اتم چقدر سنگین‌ست؟

how dense is the nucleus?

Well, the answer is crazy.

خب، پاسخ دیوانه‌ کننده‌ست.

The density of a typical nucleus

چگالی یک هسته‌ی معمولی

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

چهار برابر ۱۰ به توان ۱۷ کیلوگرم در هر متر مکعب‌ست.

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

اما سخت‌ست که این را تصور کنیم. بسیار خوب، من آن را با واحدهای انگلیسی می‌گم.

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

۲/۵ برابر ۱۰ به توان ۱۶

پوند در هر فوت مکعب.

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

بسیارخوب، هنوزهم سخت می‌شه ازش سر در آورد.

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

خب، این کاری‌ست که می‌خوام بکنم.

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

یک جعبه بسازید که اندازه‌اش یک فوت در یک فوت در یک فوت باشد.

حالا بگذارید بریم و همه‌ی هسته‌های اتم را از یک ماشین معمولی برداریم.

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

خب، ماشین‌ها به طور میانگین دو تن وزن دارند.

Now, cars on average weigh two tons.

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

چندتا هسته‌ی ماشین را باید در جعبه بگذاریم

تا چگالی جعبه‌ی یک‌فوتی شما به اندازه‌ی هسته بشه؟

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

یک ماشین؟ دو تا؟ ۱۰۰ تا چی؟

Is it one car? Two?

How about 100?

نه، نه و نه.

Nope, nope and nope.

The answer is much bigger.

پاسخ بسیار بیشتر‌ست.

It is 6.2 billion.

۶/۲ میلیارد تا.

این تقریبا برابر تعداد آدم‌های کره‌ی زمین است.

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

یعنی اگر هرکسی روی زمین یک ماشین داشت -

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

and they don't --

در حالی که اینطور نیست -

(Cars honking)

و همه‌ی این ماشین‌ها را در جعبه‌تان بگذارید،

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

چگالی جعبه تقریبا به اندازه‌ی هسته می‌شه.

That would be about the density of a nucleus.

یعنی من دارم می‌گم که اگر همه‌ی ماشین‌های جهان را بردارید و آن را دریک جعبه‌ی یک فوتی بگذارید،

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

and put it into your one-foot box,

چگالی یک هسته‌ی اتم را خواهید داشت.

you would have the density of one nucleus.

بسیار خوب، بگذارید مرور کنیم.

OK, let's review.

The atom is really,

اتم بسیار بسیار بسیار کوچک است.

really, really small.

اتم‌های موجود در گریپ‌فروت را مانند زغال‌اخته در کره‌ی زمین در نظر بگیرید.

Think atoms in a grapefruit like blueberries in the Earth.

هسته به طور دیوانه‌ کننده ای کوچک‌ست.

The nucleus is crazy small.

حالا به درون زغال‌اخته نگاه کنید، و آن را به اندازه‌ی یک استادیوم فوتبال بزرگ کنید.

Now look inside the blueberry,

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

و حالا هسته یک تیله در وسط آن است.

and now the nucleus is a marble in the middle.

اتم از نواحی پهناوری از فضای خالی درست شده.

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

عجیب‌ست.

That's weird.

The nucleus has a crazy-high density.

هسته بطور دیوانه‌ کننده ای سنگین‌ست.

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

به گذاشتن همه‌ی ماشین‌ها در جعبه‌ی یک فوتی فکر کنید.

فکر کنم خسته شدم.

I think I'm tired.

(خمیازه)