দীর্ঘকাল ধরে, পরমাণুর গঠন পদার্থবিদদের মধ্যে একটি বিতর্কিত বিষয় ছিল, যতক্ষণ না ডেনিশ বিজ্ঞানী নিলস বোরের তৈরি একটি মডেল আবির্ভূত হয়। তিনিই প্রথম নন যিনি সাবঅ্যাটমিক কণার গতিবিধি বর্ণনা করার চেষ্টা করেছিলেন, তবে এটি তার বিকাশের ফলে একটি প্রাথমিক কণার অবস্থান এক সময় বা অন্য সময়ে ভবিষ্যদ্বাণী করার ক্ষমতা সহ একটি সামঞ্জস্যপূর্ণ তত্ত্ব তৈরি করা সম্ভব হয়েছিল৷
জীবনের পথ
নিলস বোর 7 অক্টোবর, 1885 সালে কোপেনহেগেনে জন্মগ্রহণ করেন এবং 18 নভেম্বর, 1962 সালে সেখানেই মারা যান। তাকে সর্বশ্রেষ্ঠ পদার্থবিদদের একজন হিসাবে বিবেচনা করা হয়, এবং এতে অবাক হওয়ার কিছু নেই: তিনিই হাইড্রোজেন-সদৃশ পরমাণুর একটি সামঞ্জস্যপূর্ণ মডেল তৈরি করতে পেরেছিলেন। কিংবদন্তি অনুসারে, তিনি স্বপ্নে দেখেছিলেন যে কীভাবে গ্রহের মতো কিছু একটি নির্দিষ্ট আলোকিত বিরল কেন্দ্রের চারপাশে ঘুরছে। এই সিস্টেমটি তখন তীব্রভাবে মাইক্রোস্কোপিক আকারে সঙ্কুচিত হয়৷
তারপর থেকে, বোহর স্বপ্নকে সূত্র এবং টেবিলে অনুবাদ করার উপায় খুঁজছেন। পদার্থবিজ্ঞানের আধুনিক সাহিত্য মনোযোগ সহকারে অধ্যয়ন করে, গবেষণাগারে পরীক্ষা-নিরীক্ষা করে এবং চিন্তা করে, তিনি তার অর্জন করতে সক্ষম হন।লক্ষ্য এমনকি জন্মগত সংকোচও তাকে ফলাফল প্রকাশ করতে বাধা দেয়নি: বিশাল শ্রোতার সামনে কথা বলতে তিনি বিব্রত ছিলেন, তিনি বিভ্রান্ত হতে শুরু করেছিলেন এবং শ্রোতারা বিজ্ঞানীর ব্যাখ্যা থেকে কিছুই বুঝতে পারেননি।
পূর্ববর্তী
বোহরের আগে, বিজ্ঞানীরা ধ্রুপদী পদার্থবিজ্ঞানের অনুমানের উপর ভিত্তি করে পরমাণুর একটি মডেল তৈরি করার চেষ্টা করেছিলেন। সবচেয়ে সফল প্রচেষ্টা ছিল আর্নেস্ট রাদারফোর্ডের। অসংখ্য পরীক্ষা-নিরীক্ষার ফলস্বরূপ, তিনি একটি বিশাল পারমাণবিক নিউক্লিয়াসের অস্তিত্ব সম্পর্কে সিদ্ধান্তে এসেছিলেন, যার চারপাশে ইলেকট্রনগুলি কক্ষপথে চলে। যেহেতু গ্রাফিকভাবে এই ধরনের একটি মডেল সৌরজগতের কাঠামোর মতো ছিল, তাই এর পিছনে গ্রহের নামটি শক্তিশালী হয়েছিল।
কিন্তু এর একটি উল্লেখযোগ্য ত্রুটি ছিল: রাদারফোর্ড সমীকরণের সাথে সম্পর্কিত পরমাণুটি অস্থির বলে প্রমাণিত হয়েছিল। শীঘ্রই বা পরে, নিউক্লিয়াসের চারপাশে কক্ষপথে ত্বরণের সাথে চলমান ইলেকট্রনগুলিকে নিউক্লিয়াসের উপর পড়তে হয়েছিল এবং তাদের শক্তি ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক বিকিরণে ব্যয় হবে। বোহরের জন্য, রাদারফোর্ড মডেল তার নিজস্ব তত্ত্ব নির্মাণের সূচনা বিন্দু হয়ে ওঠে।
বোহরের প্রথম অনুমান
বোহরের প্রধান উদ্ভাবন ছিল পরমাণুর তত্ত্ব নির্মাণে ধ্রুপদী নিউটনীয় পদার্থবিদ্যার ব্যবহারকে প্রত্যাখ্যান করা। গবেষণাগারে প্রাপ্ত তথ্য অধ্যয়ন করে, তিনি এই সিদ্ধান্তে উপনীত হন যে তরঙ্গ বিকিরণ ছাড়া অভিন্ন ত্বরিত গতির মতো ইলেক্ট্রোডাইনামিকসের এত গুরুত্বপূর্ণ নিয়ম প্রাথমিক কণার জগতে কাজ করে না।
তার প্রতিফলনের ফলাফল ছিল একটি আইন যা এইরকম শোনাচ্ছে: একটি পারমাণবিক সিস্টেম কেবল তখনই স্থিতিশীল থাকে যদি এটি সম্ভাব্য স্থিরগুলির মধ্যে একটিতে থাকে।(কোয়ান্টাম) অবস্থা, যার প্রতিটি একটি নির্দিষ্ট শক্তির সাথে মিলে যায়। এই আইনের অর্থ, অন্যথায় কোয়ান্টাম স্টেটের পোস্টুলেট বলা হয়, যখন একটি পরমাণু এমন অবস্থায় থাকে তখন ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক রেডিয়েশনের অনুপস্থিতিকে স্বীকৃতি দেওয়া। এছাড়াও, প্রথম পোস্টুলেটের একটি ফলাফল হল পরমাণুতে শক্তির স্তরের উপস্থিতির স্বীকৃতি৷
ফ্রিকোয়েন্সি নিয়ম
তবে, এটা সুস্পষ্ট ছিল যে একটি পরমাণু সবসময় একই কোয়ান্টাম অবস্থায় থাকতে পারে না, যেহেতু স্থিতিশীলতা কোনো মিথস্ক্রিয়াকে অস্বীকার করে, যার মানে মহাবিশ্ব বা এর মধ্যে গতিশীলতা থাকবে না। আপাত দ্বন্দ্বটি বোহরের পারমাণবিক কাঠামোর মডেলের দ্বিতীয় পোস্টুলেট দ্বারা সমাধান করা হয়েছিল, যা ফ্রিকোয়েন্সি নিয়ম হিসাবে পরিচিত। একটি পরমাণু শক্তির অনুরূপ পরিবর্তনের সাথে একটি কোয়ান্টাম অবস্থা থেকে অন্য কোয়ান্টাম অবস্থায় যেতে সক্ষম, একটি কোয়ান্টাম নির্গত বা শোষণ করে, যার শক্তি স্থির অবস্থার শক্তির মধ্যে পার্থক্যের সমান।
দ্বিতীয় অনুমানটি ক্লাসিক্যাল ইলেক্ট্রোডাইনামিকসেরও বিরোধিতা করে। ম্যাক্সওয়েলের তত্ত্ব অনুসারে, ইলেকট্রনের গতির প্রকৃতি তার বিকিরণের ফ্রিকোয়েন্সিকে প্রভাবিত করতে পারে না।
এটম স্পেকট্রাম
বোহরের কোয়ান্টাম মডেলটি পরমাণুর বর্ণালী সম্পর্কে যত্নশীল অধ্যয়নের মাধ্যমে সম্ভব হয়েছিল। দীর্ঘকাল ধরে, বিজ্ঞানীরা বিব্রত ছিলেন যে স্বর্গীয় বস্তুর বর্ণালী অধ্যয়ন করে প্রাপ্ত প্রত্যাশিত অবিচ্ছিন্ন রঙের অঞ্চলের পরিবর্তে, পরমাণুর বর্ণালী বিচ্ছিন্ন ছিল। উজ্জ্বল রঙের রেখাগুলি একে অপরের মধ্যে প্রবাহিত হয়নি, কিন্তু চিত্তাকর্ষক অন্ধকার এলাকা দ্বারা পৃথক করা হয়েছিল৷
একটি কোয়ান্টাম অবস্থা থেকে ইলেকট্রন রূপান্তরের তত্ত্বঅন্য এই অদ্ভুততা ব্যাখ্যা. যখন একটি ইলেকট্রন এক শক্তি স্তর থেকে অন্য শক্তি স্তরে চলে যায়, যেখানে কম শক্তির প্রয়োজন হয়, তখন এটি একটি কোয়ান্টাম নির্গত করে, যা বর্ণালীগ্রামে প্রতিফলিত হয়। বোহরের তত্ত্ব অবিলম্বে হাইড্রোজেনের মতো সরল পরমাণুর বর্ণালীতে আরও পরিবর্তনের ভবিষ্যদ্বাণী করার ক্ষমতা প্রদর্শন করে।
ত্রুটি
বোহরের তত্ত্ব শাস্ত্রীয় পদার্থবিদ্যার সাথে সম্পূর্ণভাবে ভেঙে পড়েনি। তিনি এখনও নিউক্লিয়াসের ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক ক্ষেত্রে ইলেকট্রনের কক্ষপথের গতির ধারণাটি ধরে রেখেছেন। এক স্থির অবস্থা থেকে অন্য অবস্থায় স্থানান্তরের সময় পরিমাপকরণের ধারণাটি সফলভাবে গ্রহের মডেলকে পরিপূরক করেছিল, কিন্তু তারপরও সমস্ত দ্বন্দ্বের সমাধান করতে পারেনি।
যদিও বোহরের মডেলের আলোকে, ইলেক্ট্রন একটি সর্পিল গতিতে যেতে পারেনি এবং নিউক্লিয়াসে পড়তে পারেনি, ক্রমাগত শক্তি বিকিরণ করছে, কেন এটি ক্রমাগত উচ্চ শক্তির স্তরে উঠতে পারেনি তা অস্পষ্ট ছিল। এই ক্ষেত্রে, সমস্ত ইলেকট্রন শীঘ্রই বা পরে সর্বনিম্ন শক্তির অবস্থায় শেষ হবে, যা পরমাণুর ধ্বংসের দিকে নিয়ে যাবে। আরেকটি সমস্যা ছিল পারমাণবিক বর্ণালীতে অসঙ্গতি যা তত্ত্ব ব্যাখ্যা করেনি। 1896 সালে পিটার জিম্যান একটি কৌতূহলী পরীক্ষা পরিচালনা করেন। তিনি একটি চৌম্বক ক্ষেত্রে একটি পারমাণবিক গ্যাস স্থাপন করেন এবং একটি বর্ণালীগ্রাম নেন। দেখা গেল যে কিছু বর্ণালী রেখা কয়েকটিতে বিভক্ত হয়েছে। বোহরের তত্ত্বে এই ধরনের প্রভাব ব্যাখ্যা করা হয়নি।
বোহর অনুসারে হাইড্রোজেন পরমাণুর একটি মডেল তৈরি করা
তার তত্ত্বের সমস্ত ত্রুটি থাকা সত্ত্বেও, নিলস বোর হাইড্রোজেন পরমাণুর একটি বাস্তবসম্মত মডেল তৈরি করতে সক্ষম হন। এটি করার সময়, তিনি কম্পাঙ্কের নিয়ম এবং ধ্রুপদী আইন ব্যবহার করেছিলেনমেকানিক্স ইলেক্ট্রন কক্ষপথের সম্ভাব্য ব্যাসার্ধ নির্ধারণ এবং কোয়ান্টাম অবস্থার শক্তি গণনা করার জন্য বোহরের গণনাগুলি বেশ সঠিক বলে প্রমাণিত হয়েছিল এবং পরীক্ষামূলকভাবে নিশ্চিত হয়েছিল। ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক তরঙ্গের নির্গমন এবং শোষণের ফ্রিকোয়েন্সিগুলি বর্ণালীগ্রামগুলিতে অন্ধকার ফাঁকগুলির অবস্থানের সাথে মিলে যায়৷
এইভাবে, হাইড্রোজেন পরমাণুর উদাহরণ ব্যবহার করে এটি প্রমাণিত হয়েছে যে প্রতিটি পরমাণু আলাদা শক্তির মাত্রা সহ একটি কোয়ান্টাম সিস্টেম। উপরন্তু, বিজ্ঞানী চিঠিপত্র নীতি ব্যবহার করে শাস্ত্রীয় পদার্থবিদ্যা এবং তার postulates একত্রিত করার একটি উপায় খুঁজে বের করতে সক্ষম হয়. এটি বলে যে কোয়ান্টাম মেকানিক্স নিউটনীয় পদার্থবিদ্যার সূত্র অন্তর্ভুক্ত করে। নির্দিষ্ট অবস্থার অধীনে (উদাহরণস্বরূপ, কোয়ান্টাম সংখ্যা যথেষ্ট বড় হলে), কোয়ান্টাম এবং ক্লাসিক্যাল মেকানিক্স একত্রিত হয়। এটি প্রমাণিত হয়েছিল যে কোয়ান্টাম সংখ্যা বৃদ্ধির সাথে, বর্ণালীতে অন্ধকার ফাঁকের দৈর্ঘ্য সম্পূর্ণ অদৃশ্য হয়ে যায়, যেমনটি নিউটনিয়ান ধারণার আলোকে প্রত্যাশিত ছিল।
অর্থ
চিঠিপত্র নীতির প্রবর্তন বিশেষ কোয়ান্টাম মেকানিক্সের অস্তিত্বের স্বীকৃতির জন্য একটি গুরুত্বপূর্ণ মধ্যবর্তী পদক্ষেপ হয়ে উঠেছে। বোহরের পরমাণুর মডেল অনেকের জন্য উপ-পরমাণু কণার গতির আরও সঠিক তত্ত্ব নির্মাণের একটি সূচনা বিন্দু হয়ে উঠেছে। নিলস বোর কোয়ান্টাইজেশন নিয়মের একটি সঠিক শারীরিক ব্যাখ্যা খুঁজে পেতে অক্ষম ছিলেন, তবে তিনি এটিও করতে পারেননি, যেহেতু প্রাথমিক কণাগুলির তরঙ্গ বৈশিষ্ট্যগুলি শুধুমাত্র সময়ের সাথে আবিষ্কৃত হয়েছিল। লুই ডি ব্রগলি, বোহরের তত্ত্বকে নতুন আবিষ্কারের সাথে সম্পূরক করে প্রমাণ করেছেন যে প্রতিটি কক্ষপথ,যা ইলেক্ট্রন চলে তা নিউক্লিয়াস থেকে প্রচারিত একটি তরঙ্গ। এই দৃষ্টিকোণ থেকে, পরমাণুর স্থির অবস্থাকে এমনভাবে বিবেচনা করা শুরু হয় যে এটি সেই ক্ষেত্রে গঠিত হয় যখন তরঙ্গ, নিউক্লিয়াসের চারপাশে একটি সম্পূর্ণ বিপ্লব ঘটিয়ে, পুনরাবৃত্তি করে।
