রাদারফোর্ডের পরীক্ষা: ইতিহাস, বর্ণনা এবং উপসংহার - বিজ্ঞান - 2025

১৯০৮ থেকে ১৯১13 সালের মধ্যে রাদারফোর্ডের এই পরীক্ষায় আলফা কণা সহ.0004 মিমি পুরু একটি পাতলা সোনার ফিল্ম বোমা ছিল এবং ফ্লোরোসেন্ট স্ক্রিনে থাকা কণার বিচ্ছুরণ বিশ্লেষণ করা হয়েছিল।

আসলে, রাদারফোর্ড আরও অনেক বেশি বিশদ বিশোধন করে অসংখ্য পরীক্ষা-নিরীক্ষা চালিয়েছিলেন। ফলাফলগুলি যত্ন সহকারে বিশ্লেষণ করার পরে দুটি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ সিদ্ধান্তে উঠে এসেছে:

- পরমাণুর ধনাত্মক চার্জ নিউক্লিয়াস নামক অঞ্চলে কেন্দ্রীভূত হয়।

এই পারমাণবিক নিউক্লিয়াসটি পরমাণুর আকারের তুলনায় অবিশ্বাস্যভাবে ছোট small

চিত্র 1. রাদারফোর্ডের পরীক্ষা। সূত্র: উইকিমিডিয়া কমন্স। Kurzon

আর্নেস্ট রাদারফোর্ড (১৮71১-১373737) ছিলেন নিউজিল্যান্ডের জন্মগ্রহণকারী একজন পদার্থবিদ, যার আগ্রহের ক্ষেত্র ছিল তেজস্ক্রিয়তা এবং পদার্থের প্রকৃতি। রাদারফোর্ড তার পরীক্ষাগুলি শুরু করার সময় তেজস্ক্রিয়তা একটি সাম্প্রতিক ঘটনা ছিল, এটি হেনরি বেকারেল 1896 সালে আবিষ্কার করেছিলেন।

১৯০7 সালে রাদারফোর্ড পরমাণুর কাঠামোটি অধ্যয়নের জন্য ইংল্যান্ডের ম্যানচেস্টার বিশ্ববিদ্যালয়ে যান এবং এই আলফা কণাগুলিকে এই জাতীয় কাঠামোর অভ্যন্তরে তদন্ত করার জন্য প্রোব হিসাবে ব্যবহার করেছিলেন। পদার্থবিজ্ঞানী হান্স গিগার এবং আর্নেস্ট মার্সডেন এই কাজে তাঁর সাথে ছিলেন।

তারা আশা করেছিল যে কোনও আলফা কণা, যা দ্বিগুণ আয়নযুক্ত হিলিয়াম পরমাণু, এটি একটি একক সোনার পরমাণুর সাথে কীভাবে যোগাযোগ করবে, তা নিশ্চিত করার জন্য যে এটির যে কোনও বিচ্যুতি কেবলমাত্র বৈদ্যুতিক বলের কারণে হয়েছে।

তবে বেশিরভাগ আলফা কণাগুলি সোনার ফয়েল দিয়ে কেবল সামান্য বিচ্যুতি দিয়েই গেছে।

এই সত্যটি থমসনের পারমাণবিক মডেলের সাথে সম্পূর্ণ একমত ছিল, তবে গবেষকদের অবাক করে দিয়েছিলেন, আলফা কণাগুলির একটি অল্প শতাংশই বরং একটি উল্লেখযোগ্য বিচ্যুতি অনুভব করেছিল।

এবং একটি এমনকি ছোট শতাংশ কণা ফিরে ফিরে আসবে, পুরোপুরি ফিরে। কী কারণে এই অপ্রত্যাশিত ফলাফল ছিল?

পরীক্ষার বর্ণনা এবং উপসংহার

প্রকৃতপক্ষে, রাদারফোর্ড অনুসন্ধানের জন্য যে আলফা কণাগুলি ব্যবহার করেছিলেন সেগুলি হিলিয়াম নিউক্লিয়াস এবং সেই সময় কেবল এটিই জানা ছিল যে এই কণাগুলিকে ইতিবাচকভাবে চার্জ করা হয়েছিল। আজ এটি পরিচিত যে আলফা কণাগুলি দুটি প্রোটন এবং দুটি নিউট্রন দ্বারা গঠিত।

আলফা কণা এবং বিটা কণাগুলি ইউরেনিয়াম থেকে দুটি ভিন্ন ধরণের বিকিরণ হিসাবে রাদারফোর্ড সনাক্ত করেছিলেন। বৈদ্যুতিনের চেয়ে অনেক বেশি বিশাল আলফা কণাগুলির ইতিবাচক বৈদ্যুতিক চার্জ থাকে, অন্যদিকে বিটা কণাগুলি ইলেক্ট্রন বা পজিট্রন হতে পারে।

চিত্র 2. রাদারফোর্ড, জিগার এবং মার্সডেন পরীক্ষার বিশদ পরিকল্পনা। সূত্র: আর নাইট বিজ্ঞানী এবং প্রকৌশল জন্য পদার্থবিদ্যা: একটি কৌশল পদ্ধতির। পিয়ারসন।

পরীক্ষার একটি সরলীকৃত স্কিম চিত্র 2 এ দেখানো হয়েছে। আলফা কণা মরীচি একটি তেজস্ক্রিয় উত্স থেকে আসে। জিগার এবং মার্সডেন রেডন গ্যাস নির্গমনকারী হিসাবে ব্যবহার করেছিলেন।

সীসা ব্লকগুলি সোনার ফয়েলটির দিকে বিকিরণটি পরিচালনা করতে এবং সরাসরি ফ্লুরোসেন্ট স্ক্রিনে যেতে বাধা দেওয়ার জন্য ব্যবহৃত হত। সীসা এমন একটি উপাদান যা বিকিরণ শোষণ করে।

পরবর্তীকালে, এইভাবে নির্দেশিত মরীচিটি একটি পাতলা সোনার ফয়েলটিতে আবদ্ধ করার জন্য তৈরি করা হয়েছিল এবং বেশিরভাগ কণা ফ্লুরোসেন্ট জিংক সালফেট স্ক্রিনে যাওয়ার পথে চালিত হয়, যেখানে তারা একটি হালকা আলোর চিহ্ন ফেলে রেখেছিল। জিজার একে একে গণনার দায়িত্বে ছিলেন, যদিও তারা পরে এমন একটি ডিভাইস তৈরি করেছিলেন যা এটি করেছিল did

কিছু কণা সামান্য বিচ্ছিন্নতার মধ্য দিয়ে গেছে যে বিষয়টি রাদারফোর্ড, গিজার এবং মার্সডেনকে অবাক করে দেয় না। সর্বোপরি, পরমাণুর উপর ইতিবাচক এবং নেতিবাচক চার্জ রয়েছে যা আলফা কণাগুলির উপর জোর দেয়, তবে যেহেতু পরমাণু নিরপেক্ষ, যা তারা ইতিমধ্যে জানত, তাই বিচ্যুতিগুলি ছোট হতে হয়েছিল।

পরীক্ষার আশ্চর্য হ'ল কয়েকটি ইতিবাচক কণা প্রায় সরাসরি ফিরে আনা হয়েছিল।

উপসংহার

8000 টির মধ্যে প্রায় 1 টি আলফা কণা 90º এর চেয়ে বেশি কোণগুলিতে প্রতিবিম্বের অভিজ্ঞতা লাভ করে º কয়েকটি, তবে কিছু বিষয় নিয়ে প্রশ্ন করার জন্য যথেষ্ট।

প্রচলিত পারমাণবিক মডেলটি ছিল ক্যাভেনডিশ ল্যাবরেটরির রাদারফোর্ডের প্রাক্তন অধ্যাপক থমসনের কিসমিস পুডিংয়ের ক্ষেত্রে, তবে রূটারফোর্ড আশ্চর্য হয়েছিলেন যে নিউক্লিয়াস ব্যতীত এবং বৈদ্যুতিনযুক্ত কিশমিশের মতো কোনও পরমাণুর ধারণাটি সঠিক ছিল কিনা।

কারণ এটি দেখা যাচ্ছে যে আলফা কণাগুলির এই বৃহত প্রতিচ্ছবি এবং কিছু লোক ফিরে আসতে সক্ষম হওয়ার বিষয়টি কেবল তখনই ব্যাখ্যা করা যেতে পারে যদি একটি পরমাণুর একটি ছোট, ভারী, ধনাত্মক নিউক্লিয়াস থাকে। রাদারফোর্ড ধরে নিয়েছিলেন যে কুলম্বের আইন অনুসারে কেবল বৈদ্যুতিক আকর্ষণীয় এবং বিকর্ষণকারী শক্তিই কোনও বিচ্যুতির জন্য দায়ী ছিল।

যখন কিছু আলফা কণা সরাসরি এই নিউক্লিয়াসের দিকে যায় এবং যেহেতু বৈদ্যুতিক শক্তি দূরত্বের বিপরীত স্কোয়ারের সাথে পরিবর্তিত হয়, তখন তারা একটি বিকর্ষণ অনুভব করে যা তাদেরকে একটি বৃহত কোণে ছড়িয়ে ছিটিয়ে বা পিছনের দিকে বিচ্ছিন্ন করে তোলে।

নিশ্চিত হতেই, জিজার এবং মার্সডেন কেবল স্বর্ণ নয়, বিভিন্ন ধাতুর শিট বোমা মেরে পরীক্ষা করেছিলেন, যদিও এই ধাতুটি খুব পাতলা শীট তৈরির জন্য তার ক্ষয়ক্ষতির জন্য সবচেয়ে উপযুক্ত ছিল।

অনুরূপ ফলাফল প্রাপ্তির মধ্য দিয়ে রাদারফোর্ড নিশ্চিত হয়েছিলেন যে পরমাণুর ধনাত্মক চার্জটি নিউক্লিয়াসে অবস্থিত হওয়া উচিত এবং থমসন তাঁর মডেলটিতে পোস্ট করেছেন বলে পুরো পরিমাণে ছড়িয়ে দেওয়া উচিত নয়।

অন্যদিকে, যেহেতু বিপুল পরিমাণে আলফা কণাগুলি বিচ্যুতি ছাড়াই পাস করেছে তাই নিউক্লিয়াসকে পারমাণবিক আকারের তুলনায় খুব ছোট হতে হয়েছিল। তবে এই নিউক্লিয়াসকে পরমাণুর বেশিরভাগ ভরকে কেন্দ্রীভূত করতে হয়েছিল।

পরমাণুর মডেলটিতে প্রভাব

ফলাফলগুলি রথারফোর্ডকে বিস্মিত করেছিল, যিনি কেমব্রিজের একটি সম্মেলনে ঘোষণা করেছিলেন: "… আপনি যখন টিস্যু পেপারের শীটে একটি 15 ইঞ্চি কামানবাল মারেন এবং প্রক্ষেপণটি সরাসরি আপনার দিকে বাউন্স করে আপনাকে আঘাত করে" তখন এমনটাই হয়।

যেহেতু থমসনের পারমাণবিক মডেল দ্বারা এই ফলাফলগুলি ব্যাখ্যা করা যায় না, তাই রাদারফোর্ড প্রস্তাব করেছিলেন যে পরমাণুটি একটি নিউক্লিয়াস দিয়ে তৈরি হয়েছিল, খুব ছোট, খুব বিশাল এবং ইতিবাচকভাবে চার্জযুক্ত। ইলেক্ট্রনগুলি তার চারপাশে কক্ষপথে থাকে, একটি ক্ষুদ্র সৌরজগতের মতো।

চিত্র 3. বাম দিকে রাদারফোর্ডের পারমাণবিক মডেল এবং ডানদিকে থমসনের কিসমিস পুডিংয়ের মডেল। সূত্র: উইকিমিডিয়া কমন্স। বাম চিত্র: Jcymc90

বাম দিকে চিত্র 3 এ প্রদর্শিত পরমাণুর পারমাণবিক মডেলটি এটিই সম্পর্কে। যেমন ইলেকট্রনগুলি খুব খুব ছোট, এটি দেখা যায় যে পরমাণু প্রায় সবই…। খালি! অতএব, বেশিরভাগ আলফা কণা শীটটি খুব কমই অবিচ্ছিন্ন হয়ে যায়।

এবং একটি ক্ষুদ্র সৌর সিস্টেমের সাথে সাদৃশ্যটি খুব নির্ভুল। পারমাণবিক নিউক্লিয়াস প্রায় সমস্ত ভর এবং ধনাত্মক চার্জ সমেত সূর্যের ভূমিকা পালন করে। ইলেকট্রনগুলি গ্রহের মতো তাদের চারপাশে প্রদক্ষিণ করে এবং নেতিবাচক চার্জ বহন করে। সমাবেশ বৈদ্যুতিক নিরপেক্ষ।

পরমাণুতে ইলেকট্রন বিতরণ সম্পর্কে, রাদারফোর্ডের পরীক্ষাতে কিছুই দেখা যায়নি। আপনি ভাবতে পারেন যে আলফা কণাগুলির সাথে তাদের কিছু মিথস্ক্রিয়া হবে তবে ইলেকট্রনের ভর খুব ছোট এবং তারা কণাগুলিকে উল্লেখযোগ্যভাবে প্রতিস্থাপন করতে সক্ষম হয় নি।

রাদারফোর্ড মডেলের অসুবিধাগুলি

এই পারমাণবিক মডেলের একটি সমস্যা হ'ল ইলেক্ট্রনগুলির আচরণ অবিকল ছিল।

এগুলি যদি স্থির না হত তবে বৈদ্যুতিক আকর্ষণ দ্বারা চালিত বৃত্তাকার বা উপবৃত্তাকার কক্ষপথে পারমাণবিক নিউক্লিয়াসকে প্রদক্ষিণ করত তবে এগুলি নিউক্লিয়াসের দিকে ছুটে যেত।

এটি কারণ ত্বরিত ইলেকট্রনগুলি শক্তি হ্রাস করে এবং যদি এটি ঘটে তবে এটি হবে পরমাণু এবং পদার্থের পতন।

ভাগ্যক্রমে এটি ঘটে না। এখানে এক ধরণের গতিশীল স্থিতিশীলতা ধসের রোধ করে। পরবর্তী পারমাণবিক মডেল, রাদারফোর্ডের পরে বোহরের, যা কেন পরমাণু ধসের ঘটনা ঘটে না সে সম্পর্কে কিছু উত্তর দেয়।

প্রোটন এবং নিউট্রন

রাদারফোর্ড ছড়িয়ে ছিটিয়ে পরীক্ষা-নিরীক্ষা চালিয়ে যান। 1917 এবং 1918 এর মধ্যে, তিনি এবং তাঁর সহকারী উইলিয়াম কে বিসমथ -214-র উচ্চ শক্তিশালী আলফা কণা দিয়ে বায়বীয় নাইট্রোজেন পরমাণুগুলিতে বোমাবাজি বেছে নিয়েছিলেন।

তিনি আবার অবাক হয়েছিলেন, যখন তিনি হাইড্রোজেন নিউক্লিয়াকে সনাক্ত করেছিলেন। এটি প্রতিক্রিয়াটির সমীকরণ, এটি প্রথম প্রাপ্ত কৃত্রিম পারমাণবিক ট্রান্সমিশেশন:

উত্তরটি ছিল: একই নাইট্রোজেন থেকে। রাদারফোর্ড হাইড্রোজেনকে পারমাণবিক সংখ্যা 1 নির্ধারণ করেছিলেন, কারণ এটি সকলের সহজতম উপাদান: একটি ধনাত্মক নিউক্লিয়াস এবং একটি নেতিবাচক ইলেকট্রন।

রাদারফোর্ড একটি মৌলিক কণা খুঁজে পেয়েছিলেন যে তিনি একটি প্রোটন নাম রেখেছিলেন, এটি প্রথম গ্রীক শব্দ থেকে প্রাপ্ত name এইভাবে, প্রোটন প্রতিটি পারমাণবিক নিউক্লিয়াসের একটি প্রয়োজনীয় উপাদান।

পরে, 1920 সালের দিকে, রাদারফোর্ড প্রস্তাব দিয়েছিলেন যে প্রোটনের সাথে অনুরূপ একটি ভর সহ একটি নিরপেক্ষ কণা থাকতে হবে। তিনি এই কণাকে নিউট্রন বলেছিলেন এবং এটি প্রায় সমস্ত পরিচিত পরমাণুর অংশ। পদার্থবিজ্ঞানী জেমস চাদউইক 1932 সালে অবশেষে এটি চিহ্নিত করেছিলেন।

হাইড্রোজেন পরমাণুর একটি স্কেল মডেল দেখতে কেমন?

হাইড্রোজেন পরমাণু হ'ল যেমনটি আমরা বলেছি, সবচেয়ে সহজতম। তবে এই পরমাণুর জন্য একটি মডেল বিকাশ করা সহজ ছিল না।

পরের আবিষ্কারগুলি কোয়ান্টাম পদার্থবিজ্ঞানের জন্ম দেয় এবং একটি সম্পূর্ণ তত্ত্ব যা পারমাণবিক স্কেলে ঘটনাকে বর্ণনা করে। এই প্রক্রিয়া চলাকালীন, পারমাণবিক মডেলটিও বিকশিত হয়েছিল। তবে আসুন মাপের প্রশ্নটি একবার দেখুন:

হাইড্রোজেন পরমাণুর একটি নিউক্লিয়াস রয়েছে একটি প্রোটন (ধনাত্মক) দ্বারা গঠিত এবং একটি একক ইলেকট্রন (নেতিবাচক) থাকে।

হাইড্রোজেন পরমাণুর ব্যাসার্ধ অনুমান করা হয়েছে 2.1 x 10 ^-10 মিটার, প্রোটনের যেটি 0.85 x 10 ^-15 মিটার বা 0.85 ফেমোটোমিটার। এই ছোট ইউনিটের নাম এনরিকো ফার্মির কারণে এবং এই স্কেলটিতে কাজ করার সময় এটি প্রচুর ব্যবহৃত হয়।

ওয়েল, এবং পরমাণুর ব্যাসার্ধ মধ্যে যে নিউক্লিয়াস ভাগফল 10 আদেশ হয় ⁵ মি, যে পরমাণু 100,000 বার নিউক্লিয়াস চেয়ে বড়!

তবে এটি অবশ্যই মনে রাখতে হবে যে কোয়ান্টাম মেকানিক্সের উপর ভিত্তি করে সমসাময়িক মডেলটিতে ইলেক্ট্রন নিউক্লিয়াসকে এক ধরণের মেঘে কক্ষপথ (একটি কক্ষপথ নয় একটি কক্ষপথ নয়) নামে মিশ্রিত করে এবং একটি পারমাণবিক স্কেলে ইলেক্ট্রন হয় না সময়নিষ্ঠ।

হাইড্রোজেন পরমাণুটি যদি কোনও ফুটবল মাঠের আকারে - কল্পনাপ্রসূতভাবে আকারে বড় করা হয় তবে ধনাত্মক প্রোটনের সমন্বিত নিউক্লিয়াসটি মাঠের কেন্দ্রস্থলে একটি পিঁপড়ার আকার হতে পারে, অন্যদিকে নেতিবাচক ইলেক্ট্রন এক প্রেতের মতো হবে, ক্ষেত্র জুড়ে ছড়িয়ে ছিটিয়ে এবং ইতিবাচক কোরকে ঘিরে।

পারমাণবিক মডেল আজ

এই "গ্রহের গ্রহের ধরণ" পারমাণবিক মডেলটি খুব অন্তর্নিহিত এবং এটি বেশিরভাগ লোকের কাছে যে চিত্রটি রয়েছে তা পরমাণুটি ধারণ করে, কারণ এটি দেখতে খুব সহজ। তবে এটি আজ বৈজ্ঞানিক ক্ষেত্রে গৃহীত মডেল নয়।

সমসাময়িক পারমাণবিক মডেলগুলি কোয়ান্টাম মেকানিক্সের উপর ভিত্তি করে। তিনি উল্লেখ করেছেন যে পরমাণুর বৈদ্যুতিনটি নেতিবাচক চার্জযুক্ত বিন্দু নয় যা যথার্থ কক্ষপথ অনুসরণ করে, যেমন রাদারফোর্ড কল্পনা করেছিলেন en

বরং ইলেক্ট্রনকে ধনাত্মক নিউক্লিয়াসের আশেপাশে এমন অঞ্চলে ছড়িয়ে দেওয়া হয়, যাকে পারমাণবিক অরবিটাল বলে। তাঁর কাছ থেকে আমরা জানতে পারি এক রাজ্যে বা অন্য অবস্থায় থাকার সম্ভাবনা।

এটি সত্ত্বেও, রাদারফোর্ডের মডেলটি পরমাণুর অভ্যন্তরীণ কাঠামো সম্পর্কে জ্ঞানের ক্ষেত্রে এক বিরাট অগ্রগতির প্রতিনিধিত্ব করেছিল। এবং এটি আরও গবেষকদের এটি পরিমার্জন অব্যাহত রাখার পথ প্রশস্ত করেছে।

তথ্যসূত্র

1. অ্যান্ড্রিসেন, এম। 2001. এইচএসসি কোর্স। পদার্থবিজ্ঞান ২. জ্যাকারান্ডা এইচএসসি বিজ্ঞান।
2. আরফকেন, জি। 1984. বিশ্ববিদ্যালয় পদার্থবিজ্ঞান। একাডেমিক প্রেস।
3. নাইট, আর। 2017. বিজ্ঞানীদের জন্য প্রকৌশল এবং প্রকৌশল: একটি কৌশল পদ্ধতির। পিয়ারসন।
4. পদার্থবিজ্ঞান ওপেনল্যাব। রাদারফোর্ড-গিজার-মার্সডেন এক্সপেরিমেন্ট। পুনরুদ্ধার করা হয়েছে: পদার্থবিজ্ঞান
5. রেক্স, এ। 2011. পদার্থবিজ্ঞানের মৌলিক বিষয়গুলি। পিয়ারসন।
6. টাইসন, টি। 2013. রাদারফোর্ড ছড়িয়ে পড়া পরীক্ষা। থেকে প্রাপ্ত: 122.physics.ucdavis.edu।
7. Xaktly। রাদারফোর্ডের এক্সপেরিমেন্টস। থেকে উদ্ধার: xaktly.com।
8. উইকিপিডিয়া। রাদারফোর্ডের পরীক্ষা। উদ্ধার করা হয়েছে: es.wikedia.org থেকে ipedia