The uncertain location of electrons - George Zaidan and Charles Morton

전자 위치의 불확정성 - 죠지 자이단(George Zaidan)과 찰스 모튼(Charles Morton).

번역: 은지 고 검토: Yookyung Nam

You probably know that all stuff is made up of atoms

모든 물질은 원자로 구성된다는 것을 알겁니다.

and that an atom

그리고 원자는

is a really, really, really, really tiny particle.

정말, 정말, 정말, 정말 작은 입자라고 할 수 있죠.

Every atom has a core,

모든 원자에는 하나의 핵이 있으며

which is made up of at least one

최소 한 개의

positively charged particle

플러스 전기를 띄는 입자와,

called a proton,

양성자라고 하죠,

and in most cases,

대부분의 경우에,

some number of neutral particles called neutrons.

몇개의 중성 입자로 구성 되는데, 이것이 중성자입니다.

That core is surrounded

핵은 마이너스 전기를 띄는

by negatively charged particles called electrons.

입자들로 둘러싸여 있는데, 이것이 전자입니다.

The identity of an atom is determined

원자의 정체는 오직 핵 안의

only by the number of protons in its nucleus.

양성자의 갯수로만으로 알 수 있습니다.

Hydrogen is hydrogen because it has just one proton,

수소가 수소인 이유는 1개의 양성자를 가지기 때문이고,

carbon is carbon because it has six,

탄소는 6개를 가지므로 탄소이고,

gold is gold because it has 79,

금은 79개를 가지기 때문에 금이고,

and so on.

등등.

Indulge me in a momentary tangent.

잠깐만 옆 길로 새야겠네요.

How do we know about atomic structure?

우리는 어떻게 원자의 구조를 알까요?

We can't see protons, neutrons, or electrons.

우리는 양성자, 중성자, 전자를 볼 수 없습니다.

So, we do a bunch of experiments

우리는 엄청난 양의 실험들을 해서

and develop a model for what we think is there.

예상하는 원자 모형을 제안하고

Then we do some more experiments

다른 실험들을 더 해보면서

and see if they agree with the model.

그 모형으로 실험이 설명 된다면

If they do, great.

성공입니다.

If they don't, it might be time for a new model.

하지만 만약 그렇지 않다면 다른 모형을 찾아봐야겠죠.

We've had lots of very different models for atoms

사람들은 다양한 원자 모형들을 만들어 왔습니다.

since Democritus in 400 BC,

기원전 400년 데모크리토스 때 부터요,

and there will almost certainly

분명히 앞으로 더 많은

모형들이 만들어지겠죠.

be many more to come.

Okay, tangent over.

자, 본론으로 돌아와서.

The cores of atoms tend to stick together,

원자의 핵은 하나로 뭉치려고 하지만

but electrons are free to move,

전자는 움직이는데 제약이 없죠.

and this is why chemists love electrons.

이래서 화학자들이 전자를 사랑하는 겁니다.

If we could marry them,

그들과 결혼할 수만 있다면

we probably would.

그렇게 할겁니다.

But electrons are weird.

그런데 전자의 이상한 부분은

They appear to behave either as particles,

그들이 때로는 입자처럼 행동 하는데,

like little baseballs,

작은 야구공처럼요,

or as waves, like water waves,

때로는 파동, 즉 물결처럼 행동합니다,

depending on the experiment that we perform.

우리가 수행하는 실험에 따라서 말이죠.

One of the weirdest things about electrons

전자의 가장 이상한 점은

is that we can't exactly say where they are.

그들이 어디에 있는지 정확히 말할 수 없다는 겁니다.

It's not that we don't have the equipment,

이것은 우리에게 장비가 없기 때문이 아니라

it's that this uncertainty

이런 불확정성이

is part of our model of the electron.

우리의 전자 모형의 일부입니다.

So, we can't pinpoint them, fine.

그래서, 위치를 알수 없죠, 괜찮아요.

But we can say there's a certain probability

하지만 우리는 핵 주변의 주어진 공간에서

of finding an electron in a given space

전자가 발견될 확률은

around the nucleus.

말 할 수 있습니다.

And that means that we can ask the following question:

그것은 우리가 이런질문을 할 수 있다는 뜻이죠:

If we drew a shape around the nucleus

만약 우리가 핵 주변에 하나의 도형를 그리고

such that we would be 95% sure

그 도형 위에서

of finding a given electron within that shape,

주어진 전자를 발견할 확률이 95% 라면

what would it look like?

그 모습은 어때야 할까요?

Here are a few of these shapes.

여기에 몇개의 도형들이 있습니다.

Chemists call them orbitals,

화학자들은 그것들을 궤도라고 부르는데

and what each one looks like

각각의 궤도의 모습은

depends on, among other things,

무엇보다도, 이것이 에너지를 얼마나

how much energy it has.

가지고 있는냐에 달려 있습니다.

The more energy an orbital has,

궤도가 에너지를 흡수할수록

the farther most of its density is

밀도의 중심부가 핵으로부터

from the nucleus.

더 멀어집니다.

By they way, why did we pick 95%

그런데, 왜 100%가 아니라 95%라고

and not 100%?

하는 걸까요?

Well, that's another quirk

그것은 우리의 전자 모형이

of our model of the electron.

유별난 또 다른 이유입니다.

Past a certain distance from the nucleus,

핵으로부터 특정 거리 이상 멀어지게 되면

the probability of finding an electron

전자를 발견할 확률이

starts to decrease

거의 기하급수적으로

more or less exponentially,

줄어들기 시작하는데

which means that while it will approach zero,

잠깐 사이에도 0에 가까워질 수 있다는 뜻입니다.

it'll never actually hit zero.

절대로 0이 되지는 않지만요.

So, in every atom,

그래서, 모든 원자 안에는

there is some small, but non-zero, probability

작지만 0이 아닌 확률로

that for a very, very short period of time,

정말 정말 짧은 시간 동안

one of its electrons

전자들 중 하나가

is at the other end of the known universe.

알려진 우주의 다른 끝에 있습니다.

But mostly electrons stay close to their nucleus

하지만 전자는 대부분 그들의 핵 가까이에 머무르죠

as clouds of negative charged density

음전하 구름처럼

that shift and move with time.

시간이 지남에 따라 움직이고, 옮겨 다닙니다.

How electrons from one atom

한 원자의 전자들이 어떻게

interact with electrons from another

다른 원자의 전자들과 상호 작용하는냐가

determines almost everything.

거의 모든 것을 결정합니다.

Atoms can give up their electrons,

원자는 자신의 전자를 주변의 원자에게

surrendering them to other atoms,

줘버릴 수도 있고

or they can share electrons.

원자들을 공유할 수도 있습니다.

And the dynamics of this social network

그리고 역동적인 이 사회 연결망이

are what make chemistry interesting.

화학을 흥미롭게 만들죠.

From plain old rocks

평범한 오래된 돌에서부터

to the beautiful complexity of life,

생명의 아름다운 복잡성에 이르기까지,

the nature of everything we see,

모든 것의 본질. 우리가 보고,

hear,

듣고,

smell, taste, touch, and even feel

맛보고,

냄새 맡고,

만져보고,

심지어 느껴는 것까지

is determined at the atomic level.

원자 수준에서 결정됩니다.