পারমাণবিক পদার্থবিজ্ঞান

পারমাণবিক পদার্থবিজ্ঞান, পরমাণুর কাঠামোর বৈজ্ঞানিক অধ্যয়ন, এর শক্তি বলে, এবং অন্যান্য কণার সাথে এবং বৈদ্যুতিক এবং চৌম্বকীয় ক্ষেত্রগুলির সাথে এর মিথস্ক্রিয়া। পরমাণু পদার্থবিজ্ঞান কোয়ান্টাম মেকানিক্সের দর্শনীয়ভাবে সফল প্রয়োগ হিসাবে প্রমাণিত হয়েছে, যা আধুনিক পদার্থবিজ্ঞানের অন্যতম ভিত্তি।

মৌলিক বিল্ডিং ব্লকগুলি দিয়ে তৈরি করা ধারণাটি প্রাচীন গ্রীকদের রয়েছে, যারা অনুমান করেছিলেন যে পৃথিবী, বায়ু, আগুন এবং জলের দ্বারা মূল উপাদান তৈরি হতে পারে যা থেকে দৈহিক বিশ্ব নির্মিত হয়। তারা পদার্থের চূড়ান্ত প্রকৃতি সম্পর্কে বিভিন্ন চিন্তাবিদ্যার বিকাশ করেছিল। সম্ভবত সবচেয়ে লক্ষণীয় হ'ল প্রাচীন গ্রীকস মিলিটাসের লিউসিপ্পাস এবং থ্রেস অফ ডেমোক্রিটাস প্রায় 440 বিসি দ্বারা প্রতিষ্ঠিত এটমিস্ট স্কুল। খাঁটি দার্শনিক কারণে, এবং পরীক্ষামূলক প্রমাণের সুবিধা ছাড়াই তারা ধারণাটি তৈরি করেছিল যে বিষয়টি অবিচ্ছেদ্য এবং অবিনাশী পরমাণু নিয়ে গঠিত। পরমাণুগুলি চারপাশের শূন্যতার মধ্য দিয়ে অবিরাম গতিতে থাকে এবং একে অপরের সাথে বিলিয়ার্ড বলের মতো সংঘর্ষে আসে, অনেকটা গ্যাসের আধুনিক গতিবিদ্যার তত্ত্বের মতো। তবে পরমাণুগুলির মধ্যে অকার্যকর (বা শূন্যতার) প্রয়োজনীয়তা এমন নতুন প্রশ্ন উত্থাপন করেছিল যা সহজে উত্তর দেওয়া যায় না। এই কারণেই, অ্যারিস্টটল এবং এথেনিয়ান স্কুল কর্তৃক এটমিস্টের ছবিটি প্রত্যাখ্যান করা হয়েছিল যে বিষয়টি ধারাবাহিক রয়েছে এমন ধারণার পক্ষে। তবুও এই ধারণাটি অব্যাহত ছিল এবং ৪০০ বছর পরে এটি রোমান কবি লুস্রেতিয়াসের রচনায় প্রকাশিত হয়েছিল, তাঁর রচনায় ড রেরাম ন্যাটুরা (প্রকৃতির প্রকৃতিতে)।

17 ম শতাব্দী পর্যন্ত বিষয়টি ছোট ছোট কণা দ্বারা তৈরি হতে পারে এই ধারণাটি এগিয়ে নেওয়ার জন্য আরও কিছু করা হয়েছিল। ইংরেজ পদার্থবিজ্ঞানী আইজাক নিউটন তাঁর প্রিন্সিপিয়া ম্যাথমেটিকা ​​(১ 168787) তে প্রস্তাব করেছিলেন যে বয়লের আইন, যেটিতে বলা হয় যে চাপের উত্পাদন এবং গ্যাসের পরিমাণের পরিমাণ একই তাপমাত্রায় স্থির থাকে, যদি কেউ ধরে নেয় যে গ্যাস রয়েছে কণা সমন্বিত। ১৮০৮ সালে ইংরেজী রসায়নবিদ জন ডাল্টন পরামর্শ দিয়েছিলেন যে প্রতিটি উপাদান অভিন্ন পরমাণু নিয়ে গঠিত এবং ১৮১১ সালে ইতালীয় পদার্থবিজ্ঞানী আমদেও অ্যাভোগাড্রো অনুমান করেছিলেন যে উপাদানগুলির কণাগুলি দুটি বা ততোধিক পরমাণুকে একত্রে আটকে থাকতে পারে। অ্যাভোগাড্রো এই জাতীয় সংশ্লেষকে অণু বলেছিলেন এবং পরীক্ষামূলক কাজের ভিত্তিতে তিনি অনুমান করেছিলেন যে হাইড্রোজেন বা অক্সিজেনের গ্যাসের অণুগুলি পরমাণুর জোড়া থেকে তৈরি হয়।

উনিশ শতকের সময় সেখানে সীমিত সংখ্যক উপাদানগুলির ধারণা তৈরি হয়েছিল, যার মধ্যে একটি নির্দিষ্ট ধরণের পরমাণু রয়েছে, যা রাসায়নিক যৌগিক গঠনের প্রায় সীমাহীন সংখ্যায় মিশ্রিত করতে পারে। শতাব্দীর মাঝামাঝি সময়ে গ্যাসগুলির গতিগত তত্ত্বটি এ জাতীয় ঘটনাকে সাফল্যের সাথে পারমাণবিক এবং আণবিক কণার গতিতে গ্যাসের চাপ এবং সান্দ্রতা হিসাবে চিহ্নিত করেছিল। 1895 সালের মধ্যে রাসায়নিক প্রমাণের ক্রমবর্ধমান ওজন এবং গতিবিজ্ঞানের তত্ত্বের সাফল্য পরমাণু এবং অণুগুলি আসল ছিল কিনা তা নিয়ে সন্দেহ থেকেই যায়।

পরমাণুর অভ্যন্তরীণ কাঠামো অবশ্য বিশ শতকের গোড়ার দিকে ব্রিটিশ পদার্থবিজ্ঞানী আর্নেস্ট রাদারফোর্ড এবং তার ছাত্রদের কাজ দিয়ে স্পষ্ট হয়ে ওঠে। রাদারফোর্ডের প্রচেষ্টা অবধি, পরমাণুর একটি জনপ্রিয় মডেল ছিলেন তথাকথিত "বরই-পুডিং" মডেল, ইংরেজ পদার্থবিদ জোসেফ জন থমসনের পক্ষে ছিলেন, তিনি বলেছিলেন যে প্রতিটি পরমাণু বেশ কিছু ইলেকট্রন (প্লাম) জেলকে এমবেড করে থাকে held ইতিবাচক চার্জ (পুডিং); বৈদ্যুতিনের মোট নেতিবাচক চার্জ মোট ধনাত্মক চার্জের সাথে সামঞ্জস্য করে, বৈদ্যুতিকভাবে নিরপেক্ষ একটি পরমাণু দেয় yield রাদারফোর্ড একাধিক ছড়িয়ে ছিটিয়ে পরীক্ষা-নিরীক্ষা চালিয়েছিলেন যা থমসনের মডেলকে চ্যালেঞ্জ জানায়। রাদারফোর্ড লক্ষ্য করেছিলেন যে যখন আলফা কণার একটি মরীচি (যা বর্তমানে হিলিয়াম নিউক্লিয়াই হিসাবে পরিচিত) স্বর্ণের পাতলা পাত্রে আঘাত করেছিল, তখন কিছু কণা পিছনে বিচ্ছিন্ন হয়ে গিয়েছিল। এ জাতীয় বৃহত প্রতিচ্ছবিগুলি বরই-পুডিং মডেলের সাথে অসঙ্গতিপূর্ণ ছিল।

এই কাজটি রাদারফোর্ডের পারমাণবিক মডেলের দিকে পরিচালিত করে, যেখানে একটি ইতিবাচক চার্জের একটি ভারী নিউক্লিয়াস হালকা বৈদ্যুতিনের মেঘ দ্বারা বেষ্টিত থাকে। নিউক্লিয়াসটি ইতিবাচক চার্জযুক্ত প্রোটন এবং বৈদ্যুতিন নিরপেক্ষ নিউট্রন দ্বারা গঠিত, যার প্রতিটি ইলেক্ট্রনের চেয়ে প্রায় 1,836 গুণ বেশি। যেহেতু পরমাণুগুলি এত মিনিট তাই তাদের সম্পত্তিগুলি পরোক্ষ পরীক্ষামূলক কৌশল দ্বারা অনুমিত করা উচিত। এর মধ্যে প্রধান হ'ল স্পেকট্রোস্কোপি, যা পরমাণু দ্বারা নির্গত বা শোষিত তড়িৎ চৌম্বকীয় বিকিরণ পরিমাপ ও ব্যাখ্যা করতে ব্যবহৃত হয় কারণ তারা এক শক্তি থেকে অন্য শক্তিতে রূপান্তরিত হয়। প্রতিটি রাসায়নিক উপাদান স্বতন্ত্র তরঙ্গদৈর্ঘ্যে শক্তি বিকিরণ করে, যা তাদের পারমাণবিক কাঠামোর প্রতিফলন করে। ওয়েভ মেকানিক্সের প্রক্রিয়াগুলির মাধ্যমে বিভিন্ন শক্তির রাষ্ট্রের পরমাণুগুলির শক্তি এবং তাদের নির্গত বৈশিষ্ট্যযুক্ত তরঙ্গ দৈর্ঘ্যগুলি কয়েকটি মৌলিক শারীরিক ধ্রুবক - যথা, বৈদ্যুতিন ভর এবং চার্জ, আলোর গতি এবং প্ল্যাঙ্কের ধ্রুবক থেকে গণনা করা যেতে পারে। এই মৌলিক ধ্রুবকগুলির উপর ভিত্তি করে, কোয়ান্টাম মেকানিকসের সংখ্যাসমূহের পূর্বাভাসগুলি বিভিন্ন পরমাণুর পরিলক্ষিত বৈশিষ্ট্যের বেশিরভাগ অংশ হতে পারে। বিশেষত, কোয়ান্টাম মেকানিক্স পর্যায় সারণীতে উপাদানগুলির বিন্যাস সম্পর্কে গভীর বোঝার প্রস্তাব দেয়, উদাহরণস্বরূপ, টেবিলের একই কলামের উপাদানগুলির মধ্যে একই বৈশিষ্ট্য থাকা উচিত।

সাম্প্রতিক বছরগুলিতে লেজারগুলির শক্তি এবং যথার্থতা পারমাণবিক পদার্থবিজ্ঞানের ক্ষেত্রে বিপ্লব ঘটিয়েছে। একদিকে, লেজারগুলি নাটকীয়ভাবে সূক্ষ্মতার সাথে বৃদ্ধি পেয়েছে যা দিয়ে পরমাণুর বৈশিষ্ট্যযুক্ত তরঙ্গদৈর্ঘ্য পরিমাপ করা যায়। উদাহরণস্বরূপ, সময় ও ফ্রিকোয়েনির আধুনিক মান পারমাণবিক সিজিয়ামে রূপান্তরিত ফ্রিকোয়েন্সিগুলির পরিমাপের উপর ভিত্তি করে (পারমাণবিক ঘড়ি দেখুন) এবং দৈর্ঘ্যের একক হিসাবে মিটারের সংজ্ঞাটি এখন আলোর বেগের মাধ্যমে ফ্রিকোয়েন্সি পরিমাপের সাথে সম্পর্কিত। তদতিরিক্ত, লেজারগুলি বৈদ্যুতিন চৌম্বকীয় ফাঁদে পৃথক পরমাণুগুলি বিচ্ছিন্ন করার জন্য এবং একে একে নিখুঁত শূন্যে শীতল করার জন্য সম্পূর্ণ নতুন প্রযুক্তি তৈরি করেছে। যখন পরমাণুগুলি জালের মধ্যে বিশ্রাম নেওয়ার জন্য প্রয়োজনীয়ভাবে আনা হয়, তখন তারা বোস-আইনস্টাইন সংশ্লেষ হিসাবে পরিচিত একটি অতিমাত্রায় তৈরি করার জন্য একটি কোয়ান্টাম মেকানিকাল ফেজ ট্রানজিশনটি সহ্য করতে পারে, যখন পাতলা গ্যাসের আকারে থাকে। পদার্থের এই নতুন অবস্থায় সমস্ত পরমাণু একই সুসংগত কোয়ান্টাম অবস্থায় রয়েছে। ফলস্বরূপ, পরমাণুগুলি তাদের স্বতন্ত্র পরিচয় হারাতে থাকে এবং তাদের কোয়ান্টাম যান্ত্রিক ওয়েভেলাইক বৈশিষ্ট্য প্রাধান্য পায়। সম্পূর্ণ সংক্ষিপ্ত বিবরণ পৃথক পরমাণু সংগ্রহ হিসাবে পরিবর্তে একক সুসংহত সত্তা (মাছের মত বিদ্যুৎ) হিসাবে বাহ্যিক প্রভাবগুলিতে সাড়া দেয়। সাম্প্রতিক কাজ দেখিয়েছে যে একটি প্রচলিত লেজারে ফোটনের সুসংহত মরীচি অনুসারে একটি "পরমাণু লেজার" তৈরি করতে পরমাণুর একটি সুসংহত মরীচি ফাঁদ থেকে বের করা যেতে পারে। পরমাণু লেজারটি এখনও বিকাশের প্রাথমিক পর্যায়ে রয়েছে তবে এটি মাইক্রো ইলেক্ট্রনিক এবং অন্যান্য ন্যানোস্কেল ডিভাইসগুলির বানোয়াটের জন্য ভবিষ্যতের প্রযুক্তির মূল উপাদান হওয়ার সম্ভাবনা রয়েছে has