The uncertain location of electrons - George Zaidan and Charles Morton

Translator: Tun Lin Aung + 1 Reviewer: Myo Aung

You probably know that all stuff is made up of atoms

အရာအားလုံးကို အက်တမ်တွေနဲ့ပြုလုပ်ထားပြီး အက်တမ်ဆိုတာ

and that an atom

အင်မတန်ပဲ သေးငယ်လှတဲ့

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

အမှုန်ဆိုတာကို ခင်ဗျား သိထားပြီး ဖြစ်မှာပါ။

Every atom has a core,

အက်တမ်တိုင်း ဝတ်ဆံတစ်ခုရှိကာ

which is made up of at least one

ယင်းကို ပရိုတွန် ခေါ်

positively charged particle

လျှပ်ဖို ဓာတ်ဆောင်အမှုန်

called a proton,

အနည်းဆုံး တစ်ခုနဲ့ ပြုလုပ်ပါတယ်။

and in most cases,

ပြီးတော့ ဝတ်ဆံ အများစုမှာ

some number of neutral particles called neutrons.

နယူထရွန် ခေါ် လျှပ်စစ်ဓာတ်မဲ့ အမှုန်တချို့ ပါရှိပါတယ်။

That core is surrounded

ဒီ ဝတ်ဆံကို

by negatively charged particles called electrons.

အီလက်ထရွန် ခေါ် လျှပ်မဓာတ်ဆောင် အမှုန်တွေက ဝန်းရံပါတယ်။

The identity of an atom is determined

အက်တမ်တစ်လုံးရဲ့ ပင်ကိုအမှတ်လက္ခဏာကို

only by the number of protons in its nucleus.

ထိုအက်တမ်ရဲ့ နျူးကလိယပ်ထဲက ပရိုတွန် အရေအတွက်နဲ့သာ အဆုံးအဖြတ်ပေးပါတယ်။

Hydrogen is hydrogen because it has just one proton,

ဟိုက်ဒြိုဂျင်က ပရိုတွန် တစ်လုံးပဲရှိလို့ ဟိုက်ဒြိုဂျင်ပါ။

carbon is carbon because it has six,

ကာဗွန်က ခြောက်လုံးရှိလို့ ကာဗွန်ပါ။

gold is gold because it has 79,

ရွှေဟာ ၇၉လုံး ရှိလို့ ရွှေ...

and so on.

စသည်ဖြင့်ပေါ့။

Indulge me in a momentary tangent.

ခဏလောက်တော့ သဝေထိုးပါရစေ။

How do we know about atomic structure?

အက်တမ် တည်ဆောက်ပုံအကြောင်း ကျုပ်တို့ ဘယ်လိုသိလာလဲ။

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

ပရိုတွန်၊ နယူထရွန်၊ အီလက်ထရွန်တွေကို ကျုပ်တို့ မမြင်နိုင်ပါဘူး။

So, we do a bunch of experiments

ဒီတော့ စမ်းသပ်မှုများစွာလုပ်ပြီး

and develop a model for what we think is there.

ဖြစ်သင့်တဲ့ ပုံစံကို တည်ဆောက်ယူပါတယ်။

Then we do some more experiments

စမ်းသပ်မှုတချို့ ထပ်လုပ်ပြီး

and see if they agree with the model.

ပုံစံကိုက်ညီမှု ရှိ၊ မရှိကြည့်ပါတယ်။

If they do, great.

ကိုက်ညီရင် သိပ်ကောင်းပေါ့

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

မကိုက်ညီရင်၊ ပုံစံအသစ်တစ်ခု လုပ်ဖို့ အချိန်ကျပါပြီ။

We've had lots of very different models for atoms

ဘီစီ ၄၀၀ ရာစု Democritus လက်ထက်မှစတင်ကာ ကျုပ်တို့မှာ

since Democritus in 400 BC,

သိပ်ကိုကွဲပြားကြတဲ့ အက်တမ် ပုံစံများစွာရှိ၍

and there will almost certainly

နောက်ထပ်လည်း

be many more to come.

သေချာပေါက် ရှိလာဦးမှာပါ။

Okay, tangent over.

ဟုတ်ကဲ့ သဝေထိုးလို့ ပြီးပါပြီ။

The cores of atoms tend to stick together,

အက်တမ့်ဝတ်ဆံတွေက အတူတူ ပူးကပ်နေလိုပေမဲ့ လွတ်လပ်စွာ-

but electrons are free to move,

ရွေ့လျားလိုတာ အီလက်ထရွန်တွေပါ။

and this is why chemists love electrons.

ဒါကြောင့် အီလက်ထရွန်တွေကို ဓာတုဗေဒသမားတွေက နှစ်သက်ကြပါတယ်။

If we could marry them,

သူတို့ကို ပေါင်းဖက်နိုင်မလား

we probably would.

ဖြစ်ကောင်း ဖြစ်လာပါလိမ့်မယ်။

But electrons are weird.

အီလက်ထရွန်တွေက

They appear to behave either as particles,

ပွေလီဆန်းပြားပေမဲ့ ကျုပ်တို့ လုပ်ဆောင်ချက်ပေါ်မှုတည်ကာ

like little baseballs,

ဘေ့စ်ဘော ဘောလုံးလို

or as waves, like water waves,

အမှုန်သဘော သို့မဟုတ် ရေလှိုင်းလို

depending on the experiment that we perform.

လှိုင်းသဘော ပြုမှုတတ်ပါတယ်။

One of the weirdest things about electrons

အီလက်ထရွန်နဲ့ ပတ်သက်လို့ အဆန်းကြယ်ဆုံးထဲက

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

တစ်ခုက ရှိတဲ့နေရာကို တိကျစွာ မပြောနိုင်တာပါ

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

ဒါ ကျုပ်တို့မှာ စမ်းသပ်ကရိယာ မရှိ၍ မဟုတ်ပါ၊

it's that this uncertainty

ဒီ မရေရာမှုဟာ ကျုပ်တို့

is part of our model of the electron.

အီလက်ထရွန် ပုံစံရဲ့ အစိတ်အပိုင်း ဖြစ်လို့ပါပဲ။

So, we can't pinpoint them, fine.

ဒီတော့ သူတို့ကို နေရာအသေ မှတ်လို့မရနိုင်ကောင်းပါ။

ဒါပေမဲ့ အီလက်ထရွန်တစ်လုံးကို နျူးကလိယပ် ဝန်းကျင် တစ်နေရာရာမှာ

But we can say there's a certain probability

of finding an electron in a given space

ရှာတွေ့ဖို့ သေချာတဲ့ ဖြစ်တန်စွမ်းကိုတော့

around the nucleus.

ကျုပ်တို့ ပြောနိုင်ပါတယ်။

And that means that we can ask the following question:

အဲဒီတော့ ကျုပ်တို့က နောက်ဆက်တွဲ မေးခွန်း မေးနိုင်တဲ့ သဘောပါ။

If we drew a shape around the nucleus

အကယ်၍ ရှာလိုတဲ့ အီလက်ထရွန်ကို

such that we would be 95% sure

ရှာတွေဖို့ ၉၅% သေချာစေမယ့် ပုံတစ်ပုံကို

of finding a given electron within that shape,

နျူးကလိယပ် ဝန်းကျင်မှာ ကျုပ်တို့ ဆွဲသားခဲ့ရင်

what would it look like?

အဲဒီပုံက ဘာပုံနဲ့ တူလိမ့်မလဲ။

Here are a few of these shapes.

ဒီမှာ အဲဒီပုံတွေထဲက တချို့ပါ။ ဓာတုဗေဒ သမားတွေက

Chemists call them orbitals,

သူတို့ကို Orbital တွေလို့ခေါ်ပါတယ်။

and what each one looks like

ပြီးတော့ ပတ်လမ်းတစ်ခုစီက

depends on, among other things,

တခြားဟာတွေ ထက်စာရင် ၎င်းမှာ စွမ်းအင်ရှိတာ

how much energy it has.

ဘယ်လောက်ဆိုတာမှာ မူတည်ပါတယ်။

The more energy an orbital has,

Orbital တစ်ခုက စွမ်းအင်ပိုများလေလေ

the farther most of its density is

၎င်းကို ရှာတွေ့ဖို့ အလားအလာကောင်းက

from the nucleus.

နျူးကလိယပ်မှ ပိုဝေးရာပါ။

By they way, why did we pick 95%

စကားမစပ်၊ ကျုပ်တို့ ၉၅% ရွေးပြီး

and not 100%?

ဘာကြောင့် ၁၀၀% မရွေးတာလဲ။

Well, that's another quirk

ကောင်းပြီ၊ ဒါက ကျုပ်တို့ရဲ့

of our model of the electron.

အီလက်ထရွန်ပုံစံမှာ နောက်ထပ်ဆန်းကြယ်မှုပါ။

Past a certain distance from the nucleus,

နျူးကလိယပ်မှ ဝေးကွာလာတဲ့ အီလက်ထရွန်ကို

the probability of finding an electron

ရှာတွေ့ဖို့ ဖြစ်တန်စွမ်းက အနည်းနဲ့

starts to decrease

အများဆိုသလို ထပ်ညွှန်းကိန်း

more or less exponentially,

မှီချက်အတိုင်း စပြီးလျော့ကျလာပါတယ်။

which means that while it will approach zero,

ဒါက သုညကို ချဉ်းကပ်သွားတယ်လို့ ဆိုလိုတာပါ

it'll never actually hit zero.

သုညထိတော့ ဘယ်တော့မှ ရောက်သွားမှာ မဟုတ်ပါဘူး။

So, in every atom,

ဒီတော့ အက်တမ်တိုင်းမှာ

there is some small, but non-zero, probability

၎င်းရဲ့ အီလက်ထရွန်တွေထဲမှ တစ်လုံးဟာ စကြ၀ဠာရဲ့ တဘက်စွန်းမှာ

that for a very, very short period of time,

တင်္ဂအချိန်အတွင်း ရှိဖို့က အတိုင်းအတာ တစ်ခုထိငယ်မှာပါ

one of its electrons

ဒါပေမဲ့

is at the other end of the known universe.

သုည မဟုတ်တဲ့ ဖြစ်တန်စွမ်းပါပဲ။

But mostly electrons stay close to their nucleus

ဒါပေမဲ့ အီလက်ထရွန်အများစုက သူတို့နျူးကလိယပ် အနီးအပါးမှာ

as clouds of negative charged density

အချိန်နဲ့ အလိုက်ပြောင်း ရွေ့လျားနေတဲ့

that shift and move with time.

လျှပ်မ ဓာတ်ဆောင်တိမ်တိုက် သဖွယ်ရှိနေကြတာပါ။

How electrons from one atom

အက်တမ်တလုံးမှ အီလက်ထရွန်တွေဟာ

interact with electrons from another

တခြားအက်တမ်က အီလက်ထရွန်တွေနဲ့ သက်ရောက်မှု

determines almost everything.

အားလုံး နီးပါးလောက်ကို သတ်မှတ်ပြဌာန်းထားတာပါ။

Atoms can give up their electrons,

အက်တမ်တွေက အီလက်ထရွန်တွေကို

surrendering them to other atoms,

တခြားအက်တမ်တွေထံ စွန့်နိုင်

or they can share electrons.

သို့မဟုတ် ဒါတွေကို ဝေမျှသုံးနိုင်ပါတယ်။

ဒီလှုပ်ရှားပြောင်းလဲနေတဲ့ အသိုက်အမြုံ့က ဓာတုဗေဒကို

And the dynamics of this social network

are what make chemistry interesting.

စိတ်ဝင်စားဖွယ်ဖြစ်အောင် လုပ်လိုက်တဲ့ အရာပါပဲ။

From plain old rocks

ကျောက်ပြားအိုတွေမှ အစ

to the beautiful complexity of life,

လှပ ရှုပ်ထွေးမှုတိုင် အရာရာတိုင်းမှာ

the nature of everything we see,

ကျုပ်တို့ မြင်နိုင်၊

hear,

ကြားနိုင်၊

smell, taste, touch, and even feel

အနံ့ရနိုင်၊ ထိတွေ့၊ ခံစားနိုင်တဲ့ သဘာ၀ဟူသမျှကို

is determined at the atomic level.

အက်တမ်အဆင့်မှ သတ်မှတ်ပြဌာန်ပေးထားတာပါ။