The uncertain location of electrons - George Zaidan and Charles Morton

Translator: Thanh Nguyen Reviewer: Lê Anh

You probably know that all stuff is made up of atoms

Có lẽ bạn biết rằng tất cả mọi vật được tạo thành từ các nguyên tử

and that an atom

và một nguyên tử

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

là một hạt thực sự, thực sự, thực sự, thực sự nhỏ bé.

Every atom has a core,

Mỗi nguyên tử đều có một lõi,

which is made up of at least one

được làm từ ít nhất một

positively charged particle

hạt được tích điện dương

called a proton,

được gọi là proton,

and in most cases,

và trong phần lớn các trường hợp,

some number of neutral particles called neutrons.

một số hạt trung hoà được gọi là neutron.

That core is surrounded

Lõi đó được bao quanh

by negatively charged particles called electrons.

bởi các hạt được tích điện âm được gọi là electron.

The identity of an atom is determined

Bản sắc của một nguyên tử được xác

only by the number of protons in its nucleus.

định chỉ bởi số lượng proton trong hạt nhân của nó.

Hydrogen is hydrogen because it has just one proton,

Hidro là hidro bởi vì nó chỉ có 1 proton,

carbon is carbon because it has six,

cacbon là cacbon vì nó có 6,

gold is gold because it has 79,

vàng là vàng vì nó có 79,

and so on.

và vân vân.

Indulge me in a momentary tangent.

Thoả mãn trong một dòng suy nghĩ tạm thời.

How do we know about atomic structure?

Làm thế nào để ta biết về cấu trúc nguyên tử?

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

Chúng ta không thể thấy proton, neutron, hoặc electron.

So, we do a bunch of experiments

Vì vậy, chúng ta làm một loạt các thí nghiệm

and develop a model for what we think is there.

và phát triển 1 mô hình cho những gì chúng ta nghĩ là có.

Then we do some more experiments

Rồi chúng ta làm thêm các

and see if they agree with the model.

thí nghiệm và để xem chúng có đồng ý với mô hình.

If they do, great.

Nếu có, thật tuyệt.

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

Nếu không, có lẽ nên làm một mô hình mới.

We've had lots of very different models for atoms

Chúng ta đã có rất nhiều mô hình nguyên tử khác nhau

since Democritus in 400 BC,

từ Democritus ở năm 400 trước công nguyên,

and there will almost certainly

và gần như chắc chắn sẽ

có nhiều hơn xuất hiện.

be many more to come.

Okay, tangent over.

Được rồi, dòng suy nghĩ đã qua.

The cores of atoms tend to stick together,

Các lõi của nguyên tử có khuynh hướng dính với nhau,

but electrons are free to move,

nhưng các electron tự do di chuyển,

and this is why chemists love electrons.

và đây là lí do tại sao các nhà hoá học yêu các electron.

If we could marry them,

Nếu ta có thể cưới chúng,

we probably would.

chúng ta có lẽ sẽ làm.

But electrons are weird.

Nhưng các electron thì siêu lạ

They appear to behave either as particles,

Chúng có vẻ cư xử như các hạt,

like little baseballs,

giống những trái bóng chày nhỏ,

or as waves, like water waves,

hoặc như các cơn sóng, như sóng nước,

depending on the experiment that we perform.

phụ thuộc vào các thí nghiệm mà ta tiến hành.

One of the weirdest things about electrons

1 trong những điều kì lạ nhất về electron

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

là ta không thể nói chính xác chúng ở đâu.

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

Nó không phải do ta không có thiết bị,

it's that this uncertainty

sự không chắc chắn này

là một phần của mô hình của chúng ta về các electron.

is part of our model of the electron.

So, we can't pinpoint them, fine.

Vì vậy, chúng ta không thể xác định được chúng, tốt.

But we can say there's a certain probability

Nhưng ta có thể nói có 1 khả năng chắc chắn

of finding an electron in a given space

về việc tìm thấy 1 electron trong 1 không

around the nucleus.

gian xung quanh nhân.

And that means that we can ask the following question:

Và điều đó có nghĩa rằng chúng ta có thể hỏi câu hỏi sau:

If we drew a shape around the nucleus

Nếu ta vẽ một hình quanh nhân

such that we would be 95% sure

như vậy ta sẽ chắc chắn 95%

of finding a given electron within that shape,

tìm thấy một electron trong hình đó,

what would it look like?

nó sẽ trông như thế nào?

Here are a few of these shapes.

Dưới đây là một vài trong số các hình dạng này.

Chemists call them orbitals,

Các nhà hoá học gọi chúng là các

and what each one looks like

orbitals, và mỗi orbital

depends on, among other things,

trông thế nào, giữa các thứ khác, phụ thuộc

how much energy it has.

vào bao nhiêu năng lượng mà nó có.

The more energy an orbital has,

Orbital càng có nhiều năng lượng

the farther most of its density is

phần lớn mật độ của nó thì xa hơn

from the nucleus.

từ hạt nhân.

By they way, why did we pick 95%

Nhân tiện, tại sao ta chọn 95%

and not 100%?

mà không là 100%?

Well, that's another quirk

Đó là điều không minh bạch

of our model of the electron.

khác của mô hình electron.

Past a certain distance from the nucleus,

Qua một khoảng cách nhất định từ hạt nhân,

the probability of finding an electron

khả năng tìm thấy 1 electron

starts to decrease

bắt đầu giảm

more or less exponentially,

nhiều hoặc ít hơn theo cấp số nhân,

which means that while it will approach zero,

có nghĩa là trong khi nó tiến đến 0,

it'll never actually hit zero.

nó sẽ không bao giờ thực sự chạm đến 0.

So, in every atom,

Vậy, trong mỗi nguyên tử,

there is some small, but non-zero, probability

có một số nhỏ, nhưng không phải 0, xác suất

that for a very, very short period of time,

trong một khoảng thời gian rất, rất ngắn,

one of its electrons

một trong các electron

is at the other end of the known universe.

của nó thì ở đầu kia của vũ trụ được biết đến.

But mostly electrons stay close to their nucleus

Nhưng phần lớn các electron ở gần nhân của chúng

as clouds of negative charged density

như các đám mây dày đặc điện tích âm

that shift and move with time.

thay đổi và di chuyển với thời gian.

How electrons from one atom

Làm thế nào các electron từ 1 nguyên tử

interact with electrons from another

tương tác với các electron của nguyên tử khác

determines almost everything.

xác định hầu hết mọi thứ.

Atoms can give up their electrons,

Các nguyên tử có thể bỏ các electron

surrendering them to other atoms,

của chúng, từ bỏ chúng cho các

or they can share electrons.

nguyên tử khác, hoặc chúng có thể chia sẻ electron.

And the dynamics of this social network

Và cơ năng của mạng lưới này

are what make chemistry interesting.

là cái làm hoá học thú vị.

From plain old rocks

Từ các đá cũ đơn giản

to the beautiful complexity of life,

đến vẻ đẹp phúc tạp của sự sống,

the nature of everything we see,

bản chất của tất cả những gì ta thấy,

hear,

nghe,

smell, taste, touch, and even feel

nếm,

ngửi,

chạm,

và thậm chí cảm giác

is determined at the atomic level.

được xác định ở mức độ nguyên tử.