পদার্থবিদ্যায় দুর্বল বল কী?

2024 লেখক: Angel Austin | [email protected]. সর্বশেষ পরিবর্তিত: 2023-12-17 05:18

দুর্বল শক্তি হল চারটি মৌলিক শক্তির একটি যা মহাবিশ্বের সমস্ত বস্তুকে নিয়ন্ত্রণ করে। অন্য তিনটি হল মাধ্যাকর্ষণ, তড়িৎচুম্বকত্ব এবং শক্তিশালী বল। যখন অন্যান্য শক্তিগুলি জিনিসগুলিকে একত্রিত করে, একটি দুর্বল শক্তি তাদের ভেঙে ফেলার ক্ষেত্রে একটি বড় ভূমিকা পালন করে৷

দুর্বল শক্তি মাধ্যাকর্ষণ শক্তির চেয়ে শক্তিশালী, তবে এটি খুব অল্প দূরত্বেই কার্যকর। বাহিনী সাবঅ্যাটমিক লেভেলে কাজ করে এবং তারাকে শক্তি প্রদান এবং উপাদান তৈরিতে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে। এটি মহাবিশ্বের বেশিরভাগ প্রাকৃতিক বিকিরণের জন্যও দায়ী৷

ফার্মি তত্ত্ব

ইতালীয় পদার্থবিদ এনরিকো ফার্মি 1933 সালে বিটা ক্ষয় ব্যাখ্যা করার জন্য একটি তত্ত্ব তৈরি করেছিলেন, একটি নিউট্রনকে একটি প্রোটনে রূপান্তরিত করার এবং একটি ইলেক্ট্রনকে বহিষ্কার করার প্রক্রিয়া, প্রায়শই এই প্রসঙ্গে একটি বিটা কণা হিসাবে উল্লেখ করা হয়। তিনি একটি নতুন ধরনের বল শনাক্ত করেন, তথাকথিত দুর্বল বল, যা ক্ষয়ের জন্য দায়ী, একটি নিউট্রনকে প্রোটন, একটি নিউট্রিনো এবং একটি ইলেকট্রনে রূপান্তরের মৌলিক প্রক্রিয়া, যা পরবর্তীতে একটি অ্যান্টিনিউট্রিনো হিসাবে চিহ্নিত করা হয়৷

ফার্মি মূলতশূন্য দূরত্ব এবং আনুগত্য ছিল যে অনুমান. বল কাজ করার জন্য দুটি কণার সংস্পর্শে থাকতে হয়েছিল। তখন থেকে এটি প্রকাশ পেয়েছে যে দুর্বল বল আসলে একটি আকর্ষণীয় শক্তি যা একটি অত্যন্ত স্বল্প দূরত্বে নিজেকে প্রকাশ করে, একটি প্রোটনের ব্যাসের 0.1% এর সমান৷

ইলেক্ট্রোওয়েক ফোর্স

তেজস্ক্রিয় ক্ষয়কালে, দুর্বল বল ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক বলের চেয়ে প্রায় 100,000 গুণ ছোট। যাইহোক, এটি এখন অভ্যন্তরীণভাবে ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক এক হিসাবে পরিচিত, এবং এই দুটি দৃশ্যত স্বতন্ত্র ঘটনাকে একটি একক তড়িৎ দুর্বল বলের প্রকাশ বলে মনে করা হয়। এটি এই সত্য দ্বারা নিশ্চিত করা হয়েছে যে তারা 100 GeV-এর বেশি শক্তিতে একত্রিত হয়।

কখনও কখনও তারা বলে যে দুর্বল মিথস্ক্রিয়া অণুগুলির ক্ষয় দ্বারা উদ্ভাসিত হয়। যাইহোক, আন্তঃআণবিক শক্তি একটি ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক প্রকৃতির। এগুলি ভ্যান ডের ওয়ালস আবিষ্কার করেছিলেন এবং তাঁর নাম বহন করেছিলেন৷

মানক মডেল

পদার্থবিজ্ঞানে দুর্বল মিথস্ক্রিয়া হল আদর্শ মডেলের অংশ - প্রাথমিক কণার তত্ত্ব, যা মার্জিত সমীকরণের একটি সেট ব্যবহার করে পদার্থের মৌলিক গঠন বর্ণনা করে। এই মডেল অনুসারে, প্রাথমিক কণা, অর্থাৎ যেগুলিকে ছোট অংশে ভাগ করা যায় না, তারাই মহাবিশ্বের বিল্ডিং ব্লক।

এই কণাগুলির মধ্যে একটি হল কোয়ার্ক। বিজ্ঞানীরা কম কিছুর অস্তিত্ব অনুমান না করলেও তারা খোঁজ নিচ্ছেন। কোয়ার্কের 6 প্রকার বা জাত রয়েছে। এর ক্রম তাদের করা যাকভর বৃদ্ধি:

• টপ;
• নিম্ন;
• অদ্ভুত;
• মন্ত্রমুগ্ধ;
• আরাধ্য;
• সত্য।

বিভিন্ন সংমিশ্রণে, তারা বিভিন্ন ধরণের উপপারমাণবিক কণা তৈরি করে। উদাহরণস্বরূপ, প্রোটন এবং নিউট্রন - পারমাণবিক নিউক্লিয়াসের বড় কণা - প্রতিটি তিনটি কোয়ার্ক নিয়ে গঠিত। উপরের দুটি এবং নীচে একটি প্রোটন তৈরি করে। উপরের এক এবং নীচের দুটি একটি নিউট্রন গঠন করে। কোয়ার্কের ধরন পরিবর্তন করলে একটি প্রোটনকে নিউট্রনে পরিবর্তিত হতে পারে, যার ফলে একটি মৌল অন্যটিতে পরিণত হয়।

আরেক ধরনের প্রাথমিক কণা হল বোসন। এই কণাগুলি মিথস্ক্রিয়া বাহক, যা শক্তি বিম নিয়ে গঠিত। ফোটন এক ধরনের বোসন, গ্লুয়ন আরেক ধরনের। এই চারটি শক্তির প্রতিটিই মিথস্ক্রিয়া বাহকের বিনিময়ের ফলাফল। শক্তিশালী মিথস্ক্রিয়া গ্লুওন দ্বারা বাহিত হয়, এবং ফোটন দ্বারা ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক মিথস্ক্রিয়া। মহাকর্ষ তাত্ত্বিকভাবে মহাকর্ষের বাহক, তবে এটি পাওয়া যায়নি।

W- এবং Z-বোসন

W- এবং Z-বোসন দ্বারা দুর্বল মিথস্ক্রিয়া বাহিত হয়। এই কণাগুলি 1960-এর দশকে নোবেল বিজয়ী স্টিভেন ওয়েইনবার্গ, শেলডন সালাম এবং আবদুস গ্লেশো দ্বারা ভবিষ্যদ্বাণী করেছিলেন এবং 1983 সালে ইউরোপীয় অর্গানাইজেশন ফর নিউক্লিয়ার রিসার্চ CERN-এ আবিষ্কৃত হয়েছিল৷

W-বোসন বৈদ্যুতিকভাবে চার্জ করা হয় এবং W⁺ (ধনাত্মক চার্জযুক্ত) এবং W^{- (ঋণাত্মকভাবে চার্জ করা) চিহ্ন দ্বারা চিহ্নিত করা হয়।. W-বোসন কণার গঠন পরিবর্তন করে। বৈদ্যুতিক চার্জযুক্ত ডব্লিউ বোসন নির্গত করে, দুর্বল বল কোয়ার্কের ধরণ পরিবর্তন করে, একটি প্রোটন তৈরি করেএকটি নিউট্রন বা তদ্বিপরীত মধ্যে. এটিই পারমাণবিক সংমিশ্রণ ঘটায় এবং নক্ষত্রগুলিকে পুড়িয়ে দেয়।}

এই প্রতিক্রিয়াটি ভারী উপাদান তৈরি করে যা অবশেষে সুপারনোভা বিস্ফোরণের মাধ্যমে মহাকাশে নিক্ষিপ্ত হয় যাতে গ্রহ, গাছপালা, মানুষ এবং পৃথিবীর সমস্ত কিছুর বিল্ডিং ব্লক হয়ে যায়।

নিরপেক্ষ স্রোত

Z-বোসন নিরপেক্ষ এবং দুর্বল নিরপেক্ষ কারেন্ট বহন করে। কণার সাথে এর মিথস্ক্রিয়া সনাক্ত করা কঠিন। 1960-এর দশকে ডব্লিউ- এবং জেড-বোসনগুলির জন্য পরীক্ষামূলক অনুসন্ধান বিজ্ঞানীদের একটি তত্ত্বের দিকে নিয়ে যায় যা ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক এবং দুর্বল শক্তিকে একক "ইলেক্ট্রোওয়েক"-এ একত্রিত করে। যাইহোক, তত্ত্বের জন্য বাহক কণার ওজনহীন হওয়া প্রয়োজন ছিল এবং বিজ্ঞানীরা জানতেন যে তাত্ত্বিকভাবে ডব্লিউ বোসনকে এর স্বল্প পরিসর ব্যাখ্যা করার জন্য ভারী হতে হবে। তাত্ত্বিকগণ ডব্লিউ ভরকে হিগস মেকানিজম নামে একটি অদৃশ্য প্রক্রিয়ার জন্য দায়ী করেছেন, যা হিগস বোসনের অস্তিত্ব সরবরাহ করে।

2012 সালে, CERN জানিয়েছে যে বিজ্ঞানীরা বিশ্বের বৃহত্তম অ্যাক্সিলারেটর, লার্জ হ্যাড্রন কোলাইডার ব্যবহার করে, একটি নতুন কণা পর্যবেক্ষণ করেছেন "হিগস বোসনের সাথে সম্পর্কিত।"

বিটা ক্ষয়

দুর্বল মিথস্ক্রিয়া β-ক্ষয়ের মধ্যে প্রকাশ পায় - যে প্রক্রিয়ায় একটি প্রোটন একটি নিউট্রনে পরিণত হয় এবং এর বিপরীতে। এটি ঘটে যখন একটি নিউক্লিয়াসে প্রচুর নিউট্রন বা প্রোটন থাকে, তাদের একটি অন্যটিতে রূপান্তরিত হয়।

বিটা ক্ষয় দুটি উপায়ের একটিতে ঘটতে পারে:

1. মাইনাস-বিটা ক্ষয়, কখনও কখনও হিসাবে লেখা হয়β− -ক্ষয়, নিউট্রন একটি প্রোটন, একটি অ্যান্টিনিউট্রিনো এবং একটি ইলেকট্রনে বিভক্ত হয়৷
2. দুর্বল মিথস্ক্রিয়া পারমাণবিক নিউক্লিয়াসের ক্ষয়ে উদ্ভাসিত হয়, কখনও কখনও β+-ক্ষয় হিসাবে লেখা হয়, যখন একটি প্রোটন একটি নিউট্রন, নিউট্রিনো এবং পজিট্রনে বিভক্ত হয়।

একটি উপাদান অন্যটিতে পরিণত হতে পারে যখন এর নিউট্রনগুলির একটি স্বতঃস্ফূর্তভাবে বিয়োগ-বিটা ক্ষয়ের মাধ্যমে প্রোটনে পরিণত হয়, অথবা যখন এর একটি প্রোটন স্বতঃস্ফূর্তভাবে β+ এর মাধ্যমে একটি নিউট্রনে পরিণত হয়-ক্ষয়৷

দ্বিগুণ বিটা ক্ষয় ঘটে যখন নিউক্লিয়াসের 2টি প্রোটন একই সাথে 2টি নিউট্রনে রূপান্তরিত হয় বা এর বিপরীতে 2টি ইলেকট্রন-অ্যান্টিনিউট্রিনো এবং 2টি বিটা কণা নির্গত হয়। একটি অনুমানভিত্তিক নিউট্রিনোলেস ডবল বিটা ক্ষয়, নিউট্রিনো উত্পাদিত হয় না।

ইলেক্ট্রনিক ক্যাপচার

একটি প্রোটন ইলেক্ট্রন ক্যাপচার বা কে-ক্যাপচার নামক একটি প্রক্রিয়ার মাধ্যমে নিউট্রনে পরিণত হতে পারে। নিউক্লিয়াসে যখন নিউট্রনের সংখ্যার তুলনায় অতিরিক্ত সংখ্যক প্রোটন থাকে, তখন ইলেকট্রন, একটি নিয়ম হিসাবে, ভিতরের ইলেকট্রন শেল থেকে নিউক্লিয়াসে পড়ে বলে মনে হয়। অরবিটালের ইলেকট্রন প্যারেন্ট নিউক্লিয়াস দ্বারা বন্দী হয়, যার পণ্যগুলি হল কন্যা নিউক্লিয়াস এবং নিউট্রিনো। ফলে কন্যা নিউক্লিয়াসের পারমাণবিক সংখ্যা 1 দ্বারা হ্রাস পায়, কিন্তু প্রোটন এবং নিউট্রনের মোট সংখ্যা একই থাকে।

ফিউশন প্রতিক্রিয়া

দুর্বল শক্তি পারমাণবিক সংমিশ্রণে জড়িত, প্রতিক্রিয়া যা সূর্য এবং ফিউশন (হাইড্রোজেন) বোমাকে শক্তি দেয়।

হাইড্রোজেন ফিউশনের প্রথম ধাপ হল দুটির সংঘর্ষইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক মিথস্ক্রিয়ার কারণে তারা যে পারস্পরিক বিকর্ষণ অনুভব করে তা কাটিয়ে উঠতে পর্যাপ্ত শক্তি সহ প্রোটন।

যদি উভয় কণা একে অপরের কাছাকাছি স্থাপন করা হয়, শক্তিশালী মিথস্ক্রিয়া তাদের আবদ্ধ করতে পারে। এটি হিলিয়ামের একটি অস্থির রূপ তৈরি করে (²He), যার স্থিতিশীল ফর্মের বিপরীতে দুটি প্রোটন সহ একটি নিউক্লিয়াস রয়েছে (^{4He), যাতে দুটি নিউট্রন এবং দুটি প্রোটন রয়েছে৷}

পরবর্তী ধাপ হল দুর্বল মিথস্ক্রিয়া। প্রোটনের আধিক্যের কারণে, তাদের মধ্যে একটি বিটা ক্ষয় হয়। এর পরে, মধ্যবর্তী গঠন এবং ফিউশন সহ অন্যান্য প্রতিক্রিয়া ³He, অবশেষে একটি স্থিতিশীল গঠন করে ^4He.