কোয়ান্টাম মেকানিক্সের মূল নীতি হল ডব্লিউ হাইজেনবার্গের অনিশ্চয়তা নীতি এবং এন. বোহরের পরিপূরক নীতি।
অনিশ্চয়তার নীতি অনুসারে, একই সাথে একটি কণার অবস্থান এবং তার ভরবেগ নির্ভুলভাবে নির্ণয় করা অসম্ভব। একটি কণার অবস্থান বা স্থানাঙ্ক যতই নির্ভুলভাবে নির্ধারিত হয়, তার গতিবেগ ততই অনিশ্চিত হয়। বিপরীতভাবে, প্রবৃত্তিটি যত সঠিকভাবে সংজ্ঞায়িত করা হয়, তার অবস্থান ততই অনিশ্চিত থাকে।
এই নীতিটি হস্তক্ষেপের উপর টি. জং এর পরীক্ষা ব্যবহার করে চিত্রিত করা যেতে পারে। এই পরীক্ষাটি দেখায় যে আলো যখন একটি অস্বচ্ছ পর্দায় দুটি ঘনিষ্ঠ ব্যবধানে ছোট গর্তের একটি সিস্টেমের মধ্য দিয়ে যায়, তখন এটি সরলরেখামূলকভাবে প্রচারকারী কণার মতো নয়, বরং মিথস্ক্রিয়া তরঙ্গের মতো আচরণ করে, যার ফলস্বরূপ পর্দার পিছনে অবস্থিত পৃষ্ঠে একটি হস্তক্ষেপের প্যাটার্ন প্রদর্শিত হয়। বিকল্প আলো এবং অন্ধকার রেখাচিত্রমালা আকারে যদি একবারে শুধুমাত্র একটি গর্ত খোলা থাকে, তবে ফোটন বিতরণের হস্তক্ষেপের ধরণটি অদৃশ্য হয়ে যায়।
আপনি নিম্নলিখিত চিন্তা পরীক্ষা ব্যবহার করে এই পরীক্ষার ফলাফল বিশ্লেষণ করতে পারেন। একটি ইলেক্ট্রনের অবস্থান নির্ণয় করতে, এটি অবশ্যই আলোকিত হতে হবে, অর্থাৎ, একটি ফোটন অবশ্যই এটির দিকে নির্দেশিত হতে হবে। দুটি প্রাথমিক কণার সংঘর্ষের ক্ষেত্রে, আমরা ইলেক্ট্রনের স্থানাঙ্কগুলি সঠিকভাবে গণনা করতে সক্ষম হব (সংঘর্ষের মুহুর্তে এটি যেখানে ছিল তা নির্ধারণ করা হয়েছে)। যাইহোক, সংঘর্ষের ফলে, ইলেক্ট্রন অনিবার্যভাবে তার গতিপথ পরিবর্তন করবে, যেহেতু সংঘর্ষের ফলে, ফোটন থেকে ভরবেগ এতে স্থানান্তরিত হবে। অতএব, আমরা যদি সঠিকভাবে ইলেক্ট্রনের স্থানাঙ্ক নির্ণয় করি, তবে একই সময়ে আমরা এর পরবর্তী গতিবিধি সম্পর্কে জ্ঞান হারাবো। একটি ইলেক্ট্রন এবং একটি ফোটনের মধ্যে সংঘর্ষের চিন্তা পরীক্ষাটি ইয়ং এর পরীক্ষায় একটি গর্ত বন্ধ করার সাথে সাদৃশ্যপূর্ণ: একটি ফোটনের সাথে একটি সংঘর্ষ একটি পর্দার একটি গর্ত বন্ধ করার সাথে সাদৃশ্যপূর্ণ: এটি ঘটলে বন্ধ হলে, হস্তক্ষেপের প্যাটার্নটি ধ্বংস হয়ে যায় বা (যা একই জিনিস) ইলেক্ট্রনের গতিপথ অনিশ্চিত হয়ে পড়ে।
অনিশ্চয়তা নীতির অর্থ। অনিশ্চয়তা সম্পর্কের অর্থ হল ধ্রুপদী নিউটনীয় গতিবিদ্যার নীতি এবং আইনগুলি মাইক্রো-বস্তু জড়িত প্রক্রিয়াগুলি বর্ণনা করতে ব্যবহার করা যায় না।
মূলত, এই নীতির অর্থ হল নির্ণয়বাদের প্রত্যাখ্যান এবং মাইক্রো-বস্তু জড়িত প্রক্রিয়াগুলিতে এলোমেলোতার মৌলিক ভূমিকার স্বীকৃতি। শাস্ত্রীয় বর্ণনায়, এলোমেলোতার ধারণাটি পরিসংখ্যানগত অংশগুলির উপাদানগুলির আচরণ বর্ণনা করতে ব্যবহৃত হয় এবং সমস্যার সমাধানকে সরল করার নামে বর্ণনার সম্পূর্ণতার একটি ইচ্ছাকৃত বলিদান মাত্র। মাইক্রোওয়ার্ল্ডে, বস্তুর আচরণের একটি সঠিক পূর্বাভাস, এর পরামিতিগুলির মানগুলি ক্লাসিক্যাল বর্ণনার জন্য ঐতিহ্যগতভাবে দেওয়া, সাধারণত অসম্ভব। এই বিষয়ে এখনও প্রাণবন্ত আলোচনা রয়েছে: ক্লাসিক্যাল ডিটারমিনিজমের অনুগামীরা, সমীকরণ ব্যবহার করার সম্ভাবনা অস্বীকার না করে কোয়ান্টাম বলবিজ্ঞানজন্য ব্যবহারিক গণনা, এলোমেলোভাবে দেখুন তারা মাইক্রো-অবজেক্টের আচরণকে নিয়ন্ত্রণকারী আইন সম্পর্কে আমাদের অসম্পূর্ণ বোঝার ফলাফলকে বিবেচনা করে যা এখনও আমাদের জন্য অনির্দেশ্য। উঃ আইনস্টাইন এই পদ্ধতির একজন প্রবক্তা ছিলেন। আধুনিক প্রাকৃতিক বিজ্ঞানের প্রতিষ্ঠাতা হওয়ায়, যিনি ধ্রুপদী পদ্ধতির আপাতদৃষ্টিতে অটল অবস্থানগুলিকে সংশোধন করার সাহস করেছিলেন, তিনি প্রাকৃতিক বিজ্ঞানে নির্ণয়বাদের নীতি পরিত্যাগ করা সম্ভব বলে মনে করেননি। এই ইস্যুতে এ. আইনস্টাইন এবং তার সমর্থকদের অবস্থান একটি সুপরিচিত এবং খুব রূপক বিবৃতিতে তৈরি করা যেতে পারে যে ঈশ্বরের অস্তিত্বে বিশ্বাস করা খুব কঠিন, যিনি প্রতিটি সময় মাইক্রোর আচরণ সম্পর্কে সিদ্ধান্ত নেওয়ার জন্য পাশা নিক্ষেপ করেন। -বস্তু। যাইহোক, আজ পর্যন্ত, কোন পরীক্ষামূলক তথ্য আবিষ্কৃত হয়নি যা অভ্যন্তরীণ প্রক্রিয়ার অস্তিত্ব নির্দেশ করে যা মাইক্রোবজেক্টের "এলোমেলো" আচরণ নিয়ন্ত্রণ করে।
এটি জোর দেওয়া উচিত যে অনিশ্চয়তার নীতি পরিমাপ যন্ত্রের নকশায় কোনও ত্রুটির সাথে সম্পর্কিত নয়। এমন একটি ডিভাইস তৈরি করা মৌলিকভাবে অসম্ভব যা সমানভাবে সঠিকভাবে একটি মাইক্রো পার্টিকেলের অবস্থান এবং গতিবেগ পরিমাপ করবে। অনিশ্চয়তার নীতি প্রকৃতির তরঙ্গ-কণা দ্বৈতবাদ দ্বারা উদ্ভাসিত হয়।
এটি অনিশ্চয়তার নীতি থেকেও অনুসরণ করে যে কোয়ান্টাম মেকানিক্স মৌলিক সম্ভাবনাকে প্রত্যাখ্যান করে, যা ধ্রুপদী প্রাকৃতিক বিজ্ঞানে অনুমান করা হয়, বস্তুর পরিমাপ এবং পর্যবেক্ষণ এবং তাদের সাথে ঘটে এমন প্রক্রিয়া যা অধ্যয়ন করা সিস্টেমের বিবর্তনকে প্রভাবিত করে না।
অনিশ্চয়তার নীতি পরিপূরকতার আরও সাধারণ নীতির একটি বিশেষ ক্ষেত্রে। পরিপূরকতার নীতি থেকে এটি অনুসরণ করে যে কোনো পরীক্ষায় যদি আমরা একটি ভৌত ঘটনার একটি দিক পর্যবেক্ষণ করতে পারি, তবে একই সাথে আমরা ঘটনার প্রথম দিকের একটি অতিরিক্ত দিক পর্যবেক্ষণ করার সুযোগ থেকে বঞ্চিত হই। অতিরিক্ত বৈশিষ্ট্য যা শুধুমাত্র পারস্পরিক একচেটিয়া অবস্থার অধীনে পরিচালিত বিভিন্ন পরীক্ষায় প্রদর্শিত হতে পারে কণার অবস্থান এবং ভরবেগ, পদার্থ বা বিকিরণের তরঙ্গ এবং কর্পাসকুলার প্রকৃতি।
কোয়ান্টাম মেকানিক্সে সুপারপজিশনের নীতি গুরুত্বপূর্ণ। সুপারপজিশনের নীতি (আরোপের নীতি) হল অনুমান যে ফলস্বরূপ প্রভাব প্রতিটি প্রভাবিত ঘটনা দ্বারা সৃষ্ট প্রভাবের যোগফলকে আলাদাভাবে উপস্থাপন করে। সহজতম উদাহরণগুলির মধ্যে একটি হল সমান্তরাল বৃত্তের নিয়ম, যা অনুযায়ী একটি শরীরের উপর কাজ করে দুটি শক্তি যোগ করা হয়। মাইক্রোওয়ার্ল্ডে, সুপারপজিশন নীতি হল একটি মৌলিক নীতি, যা অনিশ্চয়তার নীতির সাথে কোয়ান্টাম মেকানিক্সের গাণিতিক যন্ত্রপাতির ভিত্তি তৈরি করে। আপেক্ষিক কোয়ান্টাম মেকানিক্সে, যা প্রাথমিক কণার পারস্পরিক রূপান্তরকে অনুমান করে, সুপারপজিশনের নীতিকে অতি নির্বাচনের নীতি দ্বারা পরিপূরক হতে হবে। উদাহরণস্বরূপ, একটি ইলেক্ট্রন এবং একটি পজিট্রনের বিনাশের সময়, সুপারপজিশনের নীতিটি বৈদ্যুতিক চার্জ সংরক্ষণের নীতি দ্বারা সম্পূরক হয় - রূপান্তরের আগে এবং পরে, কণা চার্জের যোগফল অবশ্যই ধ্রুবক হতে হবে। যেহেতু ইলেক্ট্রন এবং পজিট্রনের চার্জ সমান এবং পারস্পরিক বিপরীত, তাই একটি চার্জহীন কণার উদ্ভব হওয়া আবশ্যক, যা এই বিনাশ প্রক্রিয়ায় জন্ম নেওয়া ফোটন।
আপনি সম্ভবত এটি অনেকবার শুনেছেন ও ব্যাখ্যাতীত রহস্যকোয়ান্টাম পদার্থবিদ্যা এবং কোয়ান্টাম মেকানিক্স. এর আইনগুলি রহস্যবাদের সাথে মুগ্ধ করে এবং এমনকি পদার্থবিদরাও স্বীকার করেন যে তারা সেগুলি পুরোপুরি বোঝেন না। একদিকে, এই আইনগুলি বোঝা আকর্ষণীয়, তবে অন্যদিকে, পদার্থবিজ্ঞানের বহু-ভলিউম এবং জটিল বই পড়ার সময় নেই। আমি আপনাকে খুব বুঝি, কারণ আমি জ্ঞান এবং সত্যের সন্ধানও ভালবাসি, কিন্তু সমস্ত বইয়ের জন্য পর্যাপ্ত সময় নেই। আপনি একা নন, অনেক কৌতূহলী মানুষ সার্চ বারে টাইপ করেন: “ডামিদের জন্য কোয়ান্টাম পদার্থবিদ্যা, ডামিদের জন্য কোয়ান্টাম মেকানিক্স, নতুনদের জন্য কোয়ান্টাম পদার্থবিদ্যা, নতুনদের জন্য কোয়ান্টাম মেকানিক্স, কোয়ান্টাম পদার্থবিদ্যার মৌলিক বিষয়, কোয়ান্টাম মেকানিক্সের মৌলিক বিষয়, শিশুদের জন্য কোয়ান্টাম পদার্থবিদ্যা। কোয়ান্টাম মেকানিক্স কি"। এই প্রকাশনা ঠিক আপনার জন্য.
আপনি কোয়ান্টাম পদার্থবিজ্ঞানের মৌলিক ধারণা এবং প্যারাডক্স বুঝতে পারবেন। নিবন্ধ থেকে আপনি শিখবেন:
কোয়ান্টাম মেকানিক্স কোয়ান্টাম পদার্থবিদ্যার একটি অংশ।
কেন এই বিজ্ঞান বুঝতে এত কঠিন? উত্তরটি সহজ: কোয়ান্টাম পদার্থবিদ্যা এবং কোয়ান্টাম মেকানিক্স (কোয়ান্টাম পদার্থবিদ্যার অংশ) মাইক্রোওয়ার্ল্ডের আইন অধ্যয়ন করে। এবং এই আইনগুলি আমাদের ম্যাক্রোকজমের আইন থেকে একেবারেই আলাদা। অতএব, মাইক্রোকসমের ইলেকট্রন এবং ফোটনের কী ঘটে তা কল্পনা করা আমাদের পক্ষে কঠিন।
ম্যাক্রো- এবং মাইক্রোওয়ার্ল্ডের আইনের মধ্যে পার্থক্যের একটি উদাহরণ: আমাদের ম্যাক্রোওয়ার্ল্ডে, আপনি যদি 2টি বাক্সের একটিতে একটি বল রাখেন, তাহলে তাদের একটি খালি থাকবে এবং অন্যটিতে একটি বল থাকবে। কিন্তু অণুজগতে (যদি একটি বলের পরিবর্তে একটি পরমাণু থাকে), একটি পরমাণু একই সময়ে দুটি বাক্সে থাকতে পারে। এটি পরীক্ষামূলকভাবে বহুবার নিশ্চিত করা হয়েছে। এটার চারপাশে আপনার মাথা মোড়ানো কঠিন না? কিন্তু আপনি সত্যের সাথে তর্ক করতে পারবেন না।
আরও একটি উদাহরণ।আপনি একটি দ্রুত রেসিং লাল স্পোর্টস কারের একটি ছবি তুলেছেন এবং ফটোতে আপনি একটি অস্পষ্ট অনুভূমিক স্ট্রাইপ দেখেছেন, যেন গাড়িটি ছবির সময় মহাকাশের বেশ কয়েকটি পয়েন্টে অবস্থিত ছিল৷ আপনি ফটোতে যা দেখছেন তা সত্ত্বেও, আপনি এখনও নিশ্চিত যে গাড়িটি ছিল মহাকাশে একটি নির্দিষ্ট জায়গায়. মাইক্রো জগতে, সবকিছু আলাদা। একটি ইলেকট্রন যে একটি পরমাণুর নিউক্লিয়াসের চারপাশে ঘোরে তা আসলে ঘোরে না, কিন্তু গোলকের সমস্ত পয়েন্টে একযোগে অবস্থিতএকটি পরমাণুর নিউক্লিয়াসের চারপাশে। তুলতুলে ক্ষতবিক্ষত বলের মতো। পদার্থবিজ্ঞানে এই ধারণাটিকে বলা হয় "বৈদ্যুতিন মেঘ" .
ইতিহাসে একটি সংক্ষিপ্ত ভ্রমণ।বিজ্ঞানীরা প্রথম কোয়ান্টাম জগত সম্পর্কে চিন্তা করেছিলেন যখন, 1900 সালে, জার্মান পদার্থবিদ ম্যাক্স প্ল্যাঙ্ক তা বের করার চেষ্টা করেছিলেন কেন ধাতুগুলি উত্তপ্ত হলে রঙ পরিবর্তন করে। তিনিই কোয়ান্টাম ধারণার প্রবর্তন করেছিলেন। তখন পর্যন্ত বিজ্ঞানীরা মনে করতেন আলো একটানা ভ্রমণ করে। প্ল্যাঙ্কের আবিষ্কারকে গুরুত্ব সহকারে নেওয়া প্রথম ব্যক্তি ছিলেন তৎকালীন অজানা আলবার্ট আইনস্টাইন। তিনি বুঝতে পেরেছিলেন যে আলো কেবল একটি তরঙ্গ নয়। কখনো কখনো সে কণার মতো আচরণ করে। আইনস্টাইন তার আবিষ্কারের জন্য নোবেল পুরস্কার পেয়েছিলেন যে আলো অংশে, কোয়ান্টায় নির্গত হয়। একটি পরিমাণ আলোকে ফোটন বলা হয় ( ফোটন, উইকিপিডিয়া) .
কোয়ান্টামের সূত্র বোঝা সহজ করার জন্য পদার্থবিজ্ঞানীএবং মেকানিক্স (উইকিপিডিয়া), আমাদের অবশ্যই, এক অর্থে, ধ্রুপদী পদার্থবিজ্ঞানের সূত্রগুলি থেকে বিমূর্ত হতে হবে যা আমাদের কাছে পরিচিত। এবং কল্পনা করুন যে আপনি, অ্যালিসের মতো, খরগোশের গর্তে, ওয়ান্ডারল্যান্ডে ডুব দিয়েছেন।
এবং এখানে শিশুদের এবং প্রাপ্তবয়স্কদের জন্য একটি কার্টুন আছে. 2টি স্লিট এবং একটি পর্যবেক্ষক সহ কোয়ান্টাম মেকানিক্সের মৌলিক পরীক্ষা বর্ণনা করে। মাত্র 5 মিনিট স্থায়ী হয়। আমরা কোয়ান্টাম পদার্থবিজ্ঞানের মৌলিক প্রশ্ন এবং ধারণাগুলিতে ডুব দেওয়ার আগে এটি দেখুন।
ডামি ভিডিওর জন্য কোয়ান্টাম পদার্থবিদ্যা. কার্টুনে, পর্যবেক্ষকের "চোখের" দিকে মনোযোগ দিন। এটি পদার্থবিদদের জন্য একটি গুরুতর রহস্য হয়ে উঠেছে।
কার্টুনের শুরুতে, তরল কীভাবে তরঙ্গ আচরণ করে তার উদাহরণ ব্যবহার করে দেখানো হয়েছিল - স্লিট সহ একটি প্লেটের পিছনে পর্দায় পর্যায়ক্রমে অন্ধকার এবং আলো প্রদর্শিত হয়। উল্লম্ব ফিতে. এবং সেই ক্ষেত্রে যখন বিচ্ছিন্ন কণাগুলি (উদাহরণস্বরূপ, নুড়ি) প্লেটে "শট" হয়, তারা 2টি স্লিটের মধ্য দিয়ে উড়ে যায় এবং স্লিটের বিপরীতে স্ক্রিনে অবতরণ করে। এবং তারা স্ক্রিনে শুধুমাত্র 2টি উল্লম্ব স্ট্রাইপ "আঁকে"।
আলোর হস্তক্ষেপ- এটি হল আলোর "তরঙ্গ" আচরণ, যখন স্ক্রীন অনেকগুলি পর্যায়ক্রমে উজ্জ্বল এবং গাঢ় উল্লম্ব স্ট্রাইপগুলি প্রদর্শন করে৷ এছাড়াও এই উল্লম্ব ফিতে হস্তক্ষেপ প্যাটার্ন বলা হয়.
আমাদের ম্যাক্রোকজমের মধ্যে, আমরা প্রায়শই লক্ষ্য করি যে আলো একটি তরঙ্গের মতো আচরণ করে। আপনি যদি একটি মোমবাতির সামনে আপনার হাত রাখেন, তবে দেয়ালে আপনার হাত থেকে একটি পরিষ্কার ছায়া থাকবে না, তবে অস্পষ্ট রূপ থাকবে।
সুতরাং, এটি এত জটিল নয়! এটি এখন আমাদের কাছে বেশ স্পষ্ট যে আলোর একটি তরঙ্গ প্রকৃতি রয়েছে এবং যদি 2টি স্লিট আলো দ্বারা আলোকিত হয়, তাহলে তাদের পিছনের পর্দায় আমরা একটি হস্তক্ষেপ প্যাটার্ন দেখতে পাব। এখন ২য় পরীক্ষা দেখি। এটি বিখ্যাত Stern-Gerlach পরীক্ষা (যা গত শতাব্দীর 20-এর দশকে করা হয়েছিল)।
কার্টুনে বর্ণিত ইনস্টলেশনটি আলো দিয়ে আলোকিত করা হয়নি, তবে ইলেকট্রন (স্বতন্ত্র কণা হিসাবে) দিয়ে "শট" করা হয়েছিল। তারপরে, গত শতাব্দীর শুরুতে, বিশ্বজুড়ে পদার্থবিজ্ঞানীরা বিশ্বাস করতেন যে ইলেকট্রনগুলি পদার্থের প্রাথমিক কণা এবং তাদের তরঙ্গ প্রকৃতি থাকা উচিত নয়, তবে নুড়ির মতোই। সর্বোপরি, ইলেকট্রন পদার্থের প্রাথমিক কণা, তাই না? অর্থাৎ, আপনি যদি এগুলিকে নুড়ির মতো 2টি স্লিটে "নিক্ষেপ" করেন, তাহলে স্লিটের পিছনের পর্দায় আমাদের 2টি উল্লম্ব স্ট্রাইপ দেখতে হবে।
কিন্তু... ফলাফল অত্যাশ্চর্য ছিল. বিজ্ঞানীরা একটি হস্তক্ষেপ প্যাটার্ন দেখেছেন - অনেক উল্লম্ব ফিতে। অর্থাৎ, আলোর মতো ইলেকট্রনও তরঙ্গ প্রকৃতির থাকতে পারে এবং হস্তক্ষেপ করতে পারে। অন্যদিকে, এটা স্পষ্ট হয়ে গেল যে আলো শুধুমাত্র একটি তরঙ্গ নয়, বরং একটি কণার একটি বিট - একটি ফোটন (প্রবন্ধের শুরুতে ঐতিহাসিক পটভূমি থেকে, আমরা শিখেছি যে আইনস্টাইন এই আবিষ্কারের জন্য নোবেল পুরস্কার পেয়েছিলেন) .
হয়তো আপনার মনে আছে, স্কুলে আমাদেরকে পদার্থবিদ্যা সম্পর্কে বলা হয়েছিল "তরঙ্গ-কণা দ্বৈততা"? মানে যখন আমরা সম্পর্কে কথা বলছিতখন মাইক্রোওয়ার্ল্ডের খুব ছোট কণা (পরমাণু, ইলেকট্রন) সম্পর্কে তারা উভয় তরঙ্গ এবং কণা
আজ আপনি এবং আমি খুব স্মার্ট এবং আমরা বুঝতে পারি যে উপরে বর্ণিত 2টি পরীক্ষা - ইলেক্ট্রন দিয়ে শুটিং এবং আলোর সাথে স্লিট আলোকিত করা - একই জিনিস। কারণ আমরা স্লিটগুলিতে কোয়ান্টাম কণা নিক্ষেপ করি। আমরা এখন জানি যে আলো এবং ইলেকট্রন উভয়ই একটি কোয়ান্টাম প্রকৃতির, তারা একই সময়ে তরঙ্গ এবং কণা উভয়ই। এবং 20 শতকের শুরুতে, এই পরীক্ষার ফলাফল একটি সংবেদনশীল ছিল।
আমরা আমাদের স্লিটের উপর ফোটনের (ইলেক্ট্রন) একটি স্রোত উজ্জ্বল করি এবং স্লিটের পিছনে একটি হস্তক্ষেপ প্যাটার্ন (উল্লম্ব স্ট্রাইপ) দেখতে পাই। এটা পরিষ্কার. কিন্তু আমরা দেখতে আগ্রহী যে কিভাবে প্রতিটি ইলেকট্রন স্লটের মধ্য দিয়ে উড়ে যায়।
সম্ভবত, একটি ইলেক্ট্রন বাম স্লটে উড়ে যায়, অন্যটি ডানদিকে। কিন্তু তারপর 2টি উল্লম্ব স্ট্রাইপ স্লটের বিপরীতে স্ক্রিনে উপস্থিত হওয়া উচিত। কেন একটি হস্তক্ষেপ প্যাটার্ন ঘটবে? হয়তো স্লিটের মধ্য দিয়ে উড়ে যাওয়ার পরে ইলেকট্রনগুলি কোনওভাবে পর্দায় একে অপরের সাথে যোগাযোগ করে। এবং ফলাফল এই মত একটি তরঙ্গ প্যাটার্ন. কিভাবে আমরা এই ট্র্যাক রাখতে পারি?
আমরা ইলেকট্রনগুলিকে একটি রশ্মির মধ্যে নয়, কিন্তু একবারে একটি করে ফেলব। এর এটা নিক্ষেপ করা যাক, অপেক্ষা করুন, এর পরের একটি নিক্ষেপ করা যাক. এখন যেহেতু ইলেকট্রন একা উড়ছে, এটি আর পর্দায় অন্যান্য ইলেকট্রনের সাথে যোগাযোগ করতে সক্ষম হবে না। আমরা নিক্ষেপের পর পর্দায় প্রতিটি ইলেকট্রন নিবন্ধন করব। এক বা দুটি, অবশ্যই, আমাদের জন্য একটি পরিষ্কার ছবি "আঁকবে না"। কিন্তু যখন আমরা একে একে অনেকগুলিকে স্লিটে পাঠাই, তখন আমরা লক্ষ্য করব... ওহ ভয়াবহ - তারা আবার একটি হস্তক্ষেপ তরঙ্গের প্যাটার্ন "আঁকে"!
আমরা ধীরে ধীরে পাগল হতে শুরু করছি। সর্বোপরি, আমরা আশা করেছিলাম যে স্লটের বিপরীতে 2টি উল্লম্ব স্ট্রাইপ থাকবে! দেখা যাচ্ছে যে যখন আমরা একবারে একটি করে ফোটন নিক্ষেপ করি, তাদের প্রত্যেকটি একই সময়ে 2টি স্লিটের মধ্য দিয়ে চলে যায় এবং নিজের সাথে হস্তক্ষেপ করে। চমত্কার! আসুন পরবর্তী বিভাগে এই ঘটনাটি ব্যাখ্যা করার জন্য ফিরে আসি।
আমরা এখন হস্তক্ষেপ কি জানি. এটি মাইক্রো কণার তরঙ্গ আচরণ - ফোটন, ইলেকট্রন, অন্যান্য মাইক্রো কণা (সরলতার জন্য, এখন থেকে তাদের ফোটন বলা যাক)।
পরীক্ষার ফলস্বরূপ, যখন আমরা 1টি ফোটনকে 2টি স্লিটে ছুঁড়ে ফেলি, তখন আমরা বুঝতে পারি যে এটি একই সময়ে দুটি স্লিটের মধ্য দিয়ে উড়ে যাচ্ছে। অন্যথায়, আমরা কিভাবে পর্দায় হস্তক্ষেপ প্যাটার্ন ব্যাখ্যা করতে পারি?
কিন্তু কিভাবে আমরা কল্পনা করতে পারি যে একটি ফোটন একই সময়ে দুটি স্লিটের মধ্য দিয়ে উড়ছে? 2টি বিকল্প আছে।
নীতিগতভাবে, এই বিবৃতিগুলি সমতুল্য। আমরা "পথ অবিচ্ছেদ্য" এ পৌঁছেছি। এটি রিচার্ড ফাইনম্যানের কোয়ান্টাম মেকানিক্সের সূত্র।
উপায় দ্বারা, ঠিক রিচার্ড ফাইনম্যানঅন্তর্গত বিখ্যাত অভিব্যক্তি, কি আমরা আত্মবিশ্বাসের সাথে বলতে পারি যে কোয়ান্টাম মেকানিক্স কেউ বোঝে না
তবে তার এই অভিব্যক্তিটি শতাব্দীর শুরুতে কাজ করেছিল। কিন্তু এখন আমরা স্মার্ট এবং জানি যে একটি ফোটন একটি কণা এবং একটি তরঙ্গ হিসাবে উভয়ই আচরণ করতে পারে। যে সে আমাদের কাছে বোধগম্য নয়, একই সময়ে 2টি স্লিট দিয়ে উড়তে পারে। অতএব, কোয়ান্টাম মেকানিক্সের নিম্নলিখিত গুরুত্বপূর্ণ বিবৃতিটি বোঝা আমাদের পক্ষে সহজ হবে:
কঠোরভাবে বলতে গেলে, কোয়ান্টাম মেকানিক্স আমাদের বলে যে এই ফোটন আচরণ নিয়ম, ব্যতিক্রম নয়। যেকোন কোয়ান্টাম কণা একটি নিয়ম হিসাবে, একই সাথে বিভিন্ন রাজ্যে বা মহাকাশের বিভিন্ন বিন্দুতে থাকে।
ম্যাক্রোওয়ার্ল্ডের বস্তুগুলি শুধুমাত্র একটি নির্দিষ্ট জায়গায় এবং একটি নির্দিষ্ট অবস্থায় থাকতে পারে। কিন্তু একটি কোয়ান্টাম কণা তার নিজস্ব নিয়ম অনুযায়ী বিদ্যমান। এবং আমরা সেগুলি বুঝতে পারি না তাও সে চিন্তা করে না। এটাই আসল কথা.
আমাদের কেবলমাত্র একটি স্বতঃসিদ্ধ হিসাবে স্বীকার করতে হবে যে একটি কোয়ান্টাম বস্তুর "সুপারপজিশন" এর অর্থ হল এটি একই সময়ে 2 বা তার বেশি ট্র্যাজেক্টোরিতে, একই সময়ে 2 বা তার বেশি বিন্দুতে থাকতে পারে।
একই অন্য ফোটন প্যারামিটারের ক্ষেত্রে প্রযোজ্য - স্পিন (এর নিজস্ব কৌণিক ভরবেগ)। স্পিন একটি ভেক্টর। একটি কোয়ান্টাম বস্তু একটি মাইক্রোস্কোপিক চুম্বক হিসাবে চিন্তা করা যেতে পারে. আমরা এই সত্যে অভ্যস্ত যে চুম্বক ভেক্টর (স্পিন) হয় উপরে বা নীচে নির্দেশিত হয়। কিন্তু ইলেক্ট্রন বা ফোটন আবার আমাদের বলে: “বন্ধুরা, আপনি কী অভ্যস্ত তা আমরা চিন্তা করি না, আমরা একই সাথে উভয় স্পিন অবস্থায় থাকতে পারি (ভেক্টর আপ, ভেক্টর ডাউন), ঠিক যেমন আমরা 2টি ট্র্যাজেক্টোরিতে থাকতে পারি। একই সময়ে বা একই সময়ে 2 পয়েন্টে!
"পরিমাপ" কী এবং "তরঙ্গ ফাংশন পতন" কী তা বোঝার জন্য আমাদের জন্য খুব কমই বাকি আছে।
তরঙ্গ কার্যএকটি কোয়ান্টাম বস্তুর (আমাদের ফোটন বা ইলেক্ট্রন) অবস্থার বর্ণনা।
ধরুন আমাদের একটি ইলেক্ট্রন আছে, এটি নিজের কাছে উড়ে যায় একটি অনির্দিষ্ট অবস্থায়, এর স্পিন একই সময়ে উপরে এবং নীচে উভয় দিকে পরিচালিত হয়. আমাদের তার অবস্থা পরিমাপ করতে হবে।
ব্যবহার করে পরিমাপ করা যাক চৌম্বক ক্ষেত্র: যে ইলেকট্রনগুলির ঘূর্ণন ক্ষেত্রের দিক নির্দেশিত হয়েছিল সেগুলি এক দিকে বিচ্যুত হবে, এবং যে ইলেকট্রনগুলির স্পিন ক্ষেত্রের বিপরীতে নির্দেশিত হয়েছিল - অন্য দিকে। আরও ফোটন একটি পোলারাইজিং ফিল্টারে নির্দেশিত হতে পারে। যদি ফোটনের স্পিন (পোলারাইজেশন) +1 হয়, তবে এটি ফিল্টারের মধ্য দিয়ে যায়, কিন্তু যদি এটি -1 হয়, তবে তা হয় না।
থামো! এখানে আপনার অনিবার্যভাবে একটি প্রশ্ন থাকবে:পরিমাপের আগে ইলেকট্রনের কোনো নির্দিষ্ট ঘূর্ণনের দিক ছিল না, তাই না? তিনি একই সময়ে সব রাজ্যে ছিলেন, তাই না?
এটি কোয়ান্টাম মেকানিক্সের কৌশল এবং সংবেদন. যতক্ষণ পর্যন্ত আপনি একটি কোয়ান্টাম বস্তুর অবস্থা পরিমাপ না করেন, ততক্ষণ এটি যে কোনও দিকে ঘুরতে পারে (এর নিজস্ব কৌণিক ভরবেগের ভেক্টরের যে কোনও দিক আছে - স্পিন)। কিন্তু এই মুহুর্তে আপনি যখন তার অবস্থা পরিমাপ করেছেন, তখন মনে হচ্ছে তিনি সিদ্ধান্ত নিচ্ছেন কোন স্পিন ভেক্টরকে মেনে নিতে হবে।
এই কোয়ান্টাম বস্তুটি খুব শান্ত - এটি তার অবস্থা সম্পর্কে সিদ্ধান্ত নেয়।এবং আমরা আগে থেকে ভবিষ্যদ্বাণী করতে পারি না যে এটি কি সিদ্ধান্ত নেবে যখন এটি চৌম্বক ক্ষেত্রের মধ্যে উড়ে যায় যেখানে আমরা এটি পরিমাপ করি। তিনি একটি স্পিন ভেক্টর “উপর” বা “নীচ” করার সিদ্ধান্ত নেবেন তার সম্ভাবনা 50 থেকে 50%। কিন্তু যত তাড়াতাড়ি তিনি সিদ্ধান্ত নেন, তিনি একটি নির্দিষ্ট স্পিন দিক দিয়ে একটি নির্দিষ্ট অবস্থায় রয়েছেন। তার সিদ্ধান্তের কারণ আমাদের “মাত্রা”!
এই বলা হয় " তরঙ্গ ফাংশনের পতন". পরিমাপের আগে তরঙ্গ ফাংশন অনিশ্চিত ছিল, যেমন ইলেক্ট্রন স্পিন ভেক্টর একই সাথে সমস্ত দিকে ছিল; পরিমাপের পরে, ইলেক্ট্রন তার স্পিন ভেক্টরের একটি নির্দিষ্ট দিক রেকর্ড করে।
স্পিনিং টপের মতো টেবিলে একটি মুদ্রা ঘোরান। মুদ্রাটি ঘুরার সময়, এটির একটি নির্দিষ্ট অর্থ নেই - মাথা বা লেজ। কিন্তু যত তাড়াতাড়ি আপনি এই মানটিকে "পরিমাপ" করার সিদ্ধান্ত নেন এবং আপনার হাত দিয়ে মুদ্রাটি স্ল্যাম করেন, তখনই আপনি মুদ্রার নির্দিষ্ট অবস্থা - মাথা বা লেজ পাবেন। এখন কল্পনা করুন যে এই মুদ্রাটি সিদ্ধান্ত নেয় কোন মানটি আপনাকে "দেখাবে" - মাথা বা লেজ। ইলেক্ট্রন প্রায় একই ভাবে আচরণ করে।
এখন কার্টুনের শেষে দেখানো এক্সপেরিমেন্টটি মনে রাখুন। ফোটনগুলি যখন স্লিটের মধ্য দিয়ে যায়, তখন তারা একটি তরঙ্গের মতো আচরণ করে এবং পর্দায় একটি হস্তক্ষেপের প্যাটার্ন দেখায়। এবং যখন বিজ্ঞানীরা স্লিটের মধ্য দিয়ে উড়ন্ত ফোটনের মুহূর্ত রেকর্ড (পরিমাপ) করতে চেয়েছিলেন এবং পর্দার পিছনে একটি "পর্যবেক্ষক" স্থাপন করতে চেয়েছিলেন, ফোটনগুলি তরঙ্গের মতো নয়, কণার মতো আচরণ করতে শুরু করেছিল। এবং তারা পর্দায় 2টি উল্লম্ব স্ট্রাইপ "আঁকে"। সেগুলো. পরিমাপ বা পর্যবেক্ষণের মুহুর্তে, কোয়ান্টাম বস্তু নিজেই বেছে নেয় তাদের কোন অবস্থায় থাকা উচিত।
চমত্কার! তাই না?
কিন্তু যে সব হয় না। অবশেষে আমরা আমরা সবচেয়ে আকর্ষণীয় অংশ পেয়েছিলাম.
কিন্তু... আমার কাছে মনে হচ্ছে তথ্যের অতিরিক্ত বোঝা থাকবে, তাই আমরা এই 2টি ধারণা আলাদা পোস্টে বিবেচনা করব:
এখন, আপনি তথ্য বাছাই করা চান? দেখুন তথ্যচিত্র, কানাডিয়ান ইনস্টিটিউট অফ থিওরিটিক্যাল ফিজিক্স দ্বারা প্রস্তুত। এটিতে, 20 মিনিটের মধ্যে, আপনি খুব সংক্ষিপ্তভাবে এবং কালানুক্রমিক ক্রমে 1900 সালে প্ল্যাঙ্কের আবিষ্কার থেকে শুরু করে কোয়ান্টাম পদার্থবিজ্ঞানের সমস্ত আবিষ্কার সম্পর্কে বলবেন। এবং তারপরে তারা আপনাকে বলবে যে কোয়ান্টাম পদার্থবিজ্ঞানের জ্ঞানের ভিত্তিতে বর্তমানে কী ব্যবহারিক উন্নয়ন করা হচ্ছে: সবচেয়ে নির্ভুল পারমাণবিক ঘড়ি থেকে একটি কোয়ান্টাম কম্পিউটারের অতি দ্রুত গণনা পর্যন্ত। আমি অত্যন্ত এই চলচ্চিত্রটি দেখার সুপারিশ.
দেখা হবে!
আমি তাদের সমস্ত পরিকল্পনা এবং প্রকল্পের জন্য প্রত্যেকের অনুপ্রেরণা কামনা করি!
P.S.2 মন্তব্যে আপনার প্রশ্ন এবং চিন্তা লিখুন. লিখুন, কোয়ান্টাম পদার্থবিদ্যার অন্য কোন প্রশ্নে আপনি আগ্রহী?
P.S.3 ব্লগে সাবস্ক্রাইব করুন - সাবস্ক্রিপশন ফর্মটি নিবন্ধের অধীনে রয়েছে।
কোয়ান্টাম বলবিজ্ঞান
পদার্থ এবং বিকিরণের সমস্ত প্রাথমিক ফর্মের গতিশীল আচরণের মৌলিক শারীরিক তত্ত্ব, সেইসাথে তাদের মিথস্ক্রিয়া। কোয়ান্টাম মেকানিক্স হল তাত্ত্বিক ভিত্তি, যার উপর পরমাণুর আধুনিক তত্ত্ব, পারমাণবিক নিউক্লিয়াস, অণু এবং শারীরিক শরীর, সেইসাথে প্রাথমিক কণা যা থেকে এটি সব গঠিত। কোয়ান্টাম মেকানিক্স বিজ্ঞানীরা কিভাবে পরমাণু কাজ করে তা বোঝার চেষ্টা করেছিলেন। পরমাণু প্রক্রিয়াগুলি বহু বছর ধরে পদার্থবিদ এবং বিশেষ করে রসায়নবিদদের দ্বারা অধ্যয়ন করা হয়েছে; এই সমস্যাটি উপস্থাপন করার সময়, আমরা তত্ত্বের বিশদ বিবরণে না গিয়ে, বিষয়ের বিকাশের ঐতিহাসিক গতিপথ অনুসরণ করব। আরো দেখুন ATOM
তত্ত্বের উৎপত্তি।ই. রাদারফোর্ড এবং এন. বোহর যখন 1911 সালে পরমাণুর পারমাণবিক মডেলের প্রস্তাব করেছিলেন, তখন এটি একটি অলৌকিক ঘটনা ছিল। আসলে, এটি এমন কিছু থেকে তৈরি করা হয়েছিল যা 200 বছরেরও বেশি সময় ধরে পরিচিত ছিল। এটি মূলত, সৌরজগতের একটি কোপারনিকান মডেল ছিল, যা একটি মাইক্রোস্কোপিক স্কেলে পুনরুত্পাদিত হয়েছিল: কেন্দ্রে একটি ভারী ভর রয়েছে, যাকে শীঘ্রই নিউক্লিয়াস বলা হয়, যার চারপাশে ইলেকট্রন ঘোরে, যার সংখ্যা পরমাণুর রাসায়নিক বৈশিষ্ট্য নির্ধারণ করে। . তবে শুধু তাই নয়, এই ভিজ্যুয়াল মডেলের পিছনে একটি তত্ত্ব ছিল যা পদার্থের কিছু রাসায়নিক এবং ভৌত বৈশিষ্ট্য গণনা করা সম্ভব করেছিল, অন্ততপক্ষে যেগুলি ক্ষুদ্রতম এবং সবচেয়ে সাধারণ পরমাণু থেকে তৈরি হয়েছিল। বোর-রাদারফোর্ড তত্ত্বে অনেকগুলি বিধান রয়েছে যা এখানে স্মরণ করার জন্য উপযোগী, যেহেতু সেগুলির সবগুলিই আধুনিক তত্ত্বে কোনও না কোনও আকারে সংরক্ষণ করা হয়েছে। প্রথমত, পরমাণুকে বাঁধা শক্তির প্রকৃতির প্রশ্নটি গুরুত্বপূর্ণ। 18 শতক থেকে এটি জানা ছিল যে বৈদ্যুতিকভাবে চার্জযুক্ত সংস্থাগুলি তাদের মধ্যকার দূরত্বের বর্গক্ষেত্রের বিপরীতভাবে সমানুপাতিক একটি শক্তি দিয়ে একে অপরকে আকর্ষণ করে বা বিকর্ষণ করে। তেজস্ক্রিয় রূপান্তরের ফলে উৎপন্ন আলফা কণাগুলোকে টেস্ট বডি হিসেবে ব্যবহার করে রাদারফোর্ড দেখিয়েছিলেন যে একই আইন বৈদ্যুতিক মিথস্ক্রিয়া(কুলম্বের আইন) স্কেলগুলিতে বৈধ যেগুলির জন্য এটি প্রাথমিকভাবে পরীক্ষামূলকভাবে প্রতিষ্ঠিত হয়েছিল তার চেয়ে মিলিয়ন মিলিয়ন গুণ ছোট। দ্বিতীয়ত, এই শক্তিগুলির প্রভাবে ইলেকট্রন কীভাবে কক্ষপথে চলে সেই প্রশ্নের উত্তর দেওয়া প্রয়োজন ছিল। এখানে আবার রাদারফোর্ডের পরীক্ষাগুলি দেখায় (এবং বোর তার তত্ত্বে এটি গ্রহণ করেছিলেন) যে নিউটনের গতির নিয়ম, তার প্রিন্সিপিয়া ম্যাথমেটিকা, 1687-এ প্রণীত, এই নতুন মাইক্রোস্কোপিক স্কেলে কণার গতি বর্ণনা করতে ব্যবহার করা যেতে পারে। তৃতীয়ত, স্থিতিশীলতার প্রশ্ন উঠেছে। নিউটনিয়ান-কুলম্ব পরমাণুতে, সৌরজগতের মতো, কক্ষপথের মাত্রা নির্বিচারে এবং সিস্টেমটি প্রাথমিকভাবে কীভাবে গতিশীল ছিল তার উপর নির্ভর করে। যাইহোক, একটি পদার্থের সমস্ত পরমাণু অভিন্ন এবং তদ্ব্যতীত, স্থিতিশীল, যা পুরানো ধারণাগুলির দৃষ্টিকোণ থেকে সম্পূর্ণরূপে ব্যাখ্যাতীত। বোহর পরামর্শ দিয়েছিলেন যে পারমাণবিক ইলেকট্রনগুলিকে কেবলমাত্র নির্দিষ্ট কক্ষপথে নিউক্লিয়াসের চারপাশে ঘুরতে বিবেচনা করা উচিত, যা নির্দিষ্ট শক্তির স্তরের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ, এবং তাদের উচিত আলোর আকারে একটি পরিমাণ শক্তি নির্গত করা, উচ্চ শক্তির কক্ষপথ থেকে একটি কক্ষপথে চলে যাওয়া। কম শক্তি সহ। এই ধরনের "পরিমাণকরণ শর্ত" কোনো পরীক্ষামূলক তথ্য বা তত্ত্ব থেকে অনুসরণ করেনি; তারা postulates হিসাবে গৃহীত হয়. এই ধারণাগত উপাদানগুলির উপর ভিত্তি করে, এম. প্ল্যাঙ্ক এবং এ. আইনস্টাইনের ধারনা দ্বারা সম্পূরক, আলোর প্রকৃতি সম্পর্কে, যা সেই সময়ে বিকশিত হয়েছিল, বোহর একটি গ্যাসে হাইড্রোজেন পরমাণুর বিকিরণের সম্পূর্ণ বর্ণালী পরিমাণগতভাবে ব্যাখ্যা করতে সক্ষম হয়েছিল। -ডিসচার্জ টিউব এবং উপাদানগুলির পর্যায়ক্রমিক সিস্টেমের সমস্ত মৌলিক আইনগুলির একটি গুণগত ব্যাখ্যা দিন। 1920 সালের মধ্যে, ভারী পরমাণুর নির্গমন বর্ণালীর সমস্যাটি গ্রহণ করার এবং রাসায়নিক শক্তিগুলির তীব্রতা গণনা করার সময় এসেছে যা যৌগগুলিতে পরমাণুকে একত্রে আবদ্ধ করে। কিন্তু এখানে সাফল্যের মায়া ফিকে হয়ে গেল। কয়েক বছর ধরে, বোহর এবং অন্যান্য গবেষকরা হাইড্রোজেনের পাশে দুটি ইলেক্ট্রন সহ সবচেয়ে সহজ পরমাণু হিলিয়ামের বর্ণালী গণনা করার ব্যর্থ চেষ্টা করেছিলেন। প্রথমে কিছুই কাজ করেনি; শেষ পর্যন্ত, বেশ কয়েকজন গবেষক বিভিন্ন উপায়ে এই সমস্যাটি সমাধান করেছেন, কিন্তু উত্তরটি ভুল হয়ে উঠেছে - এটি পরীক্ষার বিরোধিতা করেছে। তারপর দেখা গেল যে কোন গ্রহণযোগ্য তত্ত্ব নির্মাণ করা সাধারণত অসম্ভব ছিল রাসায়নিক মিথস্ক্রিয়া. 1920-এর দশকের গোড়ার দিকে, বোহরের তত্ত্ব নিজেকে নিঃশেষ করে ফেলেছিল। ভবিষ্যদ্বাণীমূলক মন্তব্যের বৈধতা স্বীকার করার সময় এসেছে যা বোহর 1914 সালে তার বৈশিষ্ট্যযুক্ত জটিল শৈলীতে একটি বন্ধুকে একটি চিঠিতে করেছিলেন: "আমি বিশ্বাস করতে আগ্রহী যে সমস্যাটির মধ্যে অত্যন্ত বড় অসুবিধা রয়েছে, যা কেবলমাত্র দ্বারা অতিক্রম করা যেতে পারে। এখন পর্যন্ত প্রয়োজনের তুলনায় সাধারণ বিবেচনা থেকে অনেক বেশি এগিয়ে যাওয়া, এবং পূর্বে অর্জিত সাফল্য শুধুমাত্র বিবেচিত সিস্টেমগুলির সরলতার কারণে ছিল।"
আরো দেখুন
BOR নিলস হেনরিক ডেভিড;
আলো ;
রাদারফোর্ড আর্নেস্ট;
স্পেকট্রোস্কোপি।
প্রথম ধাপ.যেহেতু বোহরের বিদ্যুত এবং মেকানিক্সের ক্ষেত্রগুলি থেকে কোয়ান্টাইজেশন শর্তগুলির সাথে পূর্ব-বিদ্যমান ধারণাগুলির সংমিশ্রণ ভুল ফলাফলের দিকে পরিচালিত করেছিল, তাই পুরো জিনিসটিকে সম্পূর্ণ বা আংশিকভাবে পরিবর্তন করতে হয়েছিল। বোহরের তত্ত্বের প্রধান বিধানগুলি উপরে দেওয়া হয়েছিল, এবং সংশ্লিষ্ট গণনার জন্য এটি যথেষ্ট ছিল সাধারণ বীজগণিত ব্যবহার করে খুব জটিল গণনা নয় এবং গাণিতিক বিশ্লেষণ. 1925 সালে, তরুণ জার্মান পদার্থবিদ ডব্লিউ হাইজেনবার্গ কোপেনহেগেনে বোহর পরিদর্শন করেছিলেন, যেখানে তিনি তার সাথে দীর্ঘক্ষণ কথা বলেছিলেন, বোহরের তত্ত্ব থেকে কী অবশ্যই ভবিষ্যতের তত্ত্বে অন্তর্ভুক্ত করা উচিত এবং কী, নীতিগতভাবে, পরিত্যাগ করা যেতে পারে তা খুঁজে বের করেছিলেন। বোহর এবং হাইজেনবার্গ অবিলম্বে সম্মত হন যে ভবিষ্যতের তত্ত্বটি অবশ্যই প্রত্যক্ষভাবে পর্যবেক্ষণযোগ্য সমস্ত কিছুর প্রতিনিধিত্ব করতে হবে এবং যা কিছু পর্যবেক্ষণযোগ্য নয় তা পরিবর্তন বা বিবেচনা থেকে বাদ দেওয়া যেতে পারে। প্রথম থেকেই, হাইজেনবার্গ বিশ্বাস করতেন যে পরমাণু সংরক্ষণ করা উচিত, কিন্তু একটি পরমাণুর মধ্যে একটি ইলেকট্রনের কক্ষপথকে একটি বিমূর্ত ধারণা হিসাবে বিবেচনা করা উচিত, যেহেতু কোনো পরীক্ষাই পরিমাপ থেকে ইলেক্ট্রন কক্ষপথ নির্ধারণ করতে পারেনি যেভাবে কক্ষপথের জন্য করা যেতে পারে। গ্রহ পাঠক লক্ষ্য করতে পারেন যে এখানে একটি নির্দিষ্ট অযৌক্তিকতা রয়েছে: কঠোরভাবে বলতে গেলে, পরমাণুটি সরাসরি ইলেক্ট্রন কক্ষপথের মতো অদৃশ্য এবং সাধারণভাবে আশেপাশের বিশ্ব সম্পর্কে আমাদের উপলব্ধিতে এমন একটি সংবেদন নেই যার ব্যাখ্যার প্রয়োজন নেই। আজকাল, পদার্থবিজ্ঞানীরা ক্রমবর্ধমানভাবে বিখ্যাত অ্যাফোরিজমের উদ্ধৃতি দিচ্ছেন, যা হাইজেনবার্গের সাথে কথোপকথনে আইনস্টাইন প্রথম উচ্চারণ করেছিলেন: "আমরা ঠিক কী পর্যবেক্ষণ করি, তত্ত্ব আমাদের বলে।" এইভাবে, পর্যবেক্ষণযোগ্য এবং অবলোকনযোগ্য পরিমাণের মধ্যে পার্থক্যটি সম্পূর্ণরূপে ব্যবহারিক প্রকৃতির, কঠোর যুক্তিবিদ্যা বা মনোবিজ্ঞানে এর কোন যৌক্তিকতা নেই এবং এই পার্থক্য, এটি যেভাবেই তৈরি করা হোক না কেন, তত্ত্বের অংশ হিসাবে বিবেচনা করা আবশ্যক। অতএব, হাইজেনবার্গের একটি তত্ত্বের আদর্শ যা পর্যবেক্ষণ করা যায় না এমন সবকিছু থেকে বিশুদ্ধ চিন্তার একটি নির্দিষ্ট দিক, কিন্তু কোনোভাবেই একটি সামঞ্জস্যপূর্ণ বৈজ্ঞানিক পদ্ধতির নয়। তা সত্ত্বেও, এটি প্রথম প্রণয়নের পর প্রায় অর্ধ শতাব্দী ধরে পারমাণবিক তত্ত্বের উপর আধিপত্য বিস্তার করে। আমরা আগেই উল্লেখ করেছি উপাদান উপাদানবোহরের প্রাথমিক মডেল, যেমন বৈদ্যুতিক শক্তির জন্য কুলম্বের সূত্র, নিউটনের গতিবিদ্যার সূত্র এবং স্বাভাবিক নিয়মবীজগণিত সূক্ষ্ম বিশ্লেষণের মাধ্যমে, হাইজেনবার্গ দেখিয়েছিলেন যে নিউটনীয় গতিবিদ্যার জন্য একটি সঠিক অভিব্যক্তি খুঁজে বের করে এবং তারপর বীজগণিতের নিয়ম পরিবর্তন করে বিদ্যুৎ এবং গতিবিদ্যার পরিচিত নিয়মগুলি সংরক্ষণ করা সম্ভব। বিশেষত, হাইজেনবার্গ পরামর্শ দিয়েছিলেন যে যেহেতু ইলেক্ট্রনের অবস্থান q বা ভরবেগ p উভয়ই পরিমাপযোগ্য পরিমাণ নয় যে অর্থে, উদাহরণস্বরূপ, একটি গাড়ির অবস্থান এবং ভরবেগ, আমরা যদি ইচ্ছা করি তবে সেগুলি সংরক্ষণ করতে পারি। তত্ত্ব শুধুমাত্র অক্ষর দ্বারা উপস্থাপিত গাণিতিক প্রতীক হিসাবে বিবেচনা করে, কিন্তু সংখ্যা নয়। তিনি p এবং q-এর জন্য বীজগাণিতিক নিয়মগুলি গ্রহণ করেছিলেন, যে অনুসারে pq গুণফল qp-এর সাথে মিলে না। হাইজেনবার্গ সেটা দেখিয়েছেন সহজ গণনাপারমাণবিক সিস্টেম গ্রহণযোগ্য ফলাফল দেয় যদি আমরা ধরে নিই যে অবস্থান q এবং ভরবেগ p সম্পর্কের জন্য
যেখানে h হল প্ল্যাঙ্কের ধ্রুবক, ইতিমধ্যেই বিকিরণের কোয়ান্টাম তত্ত্ব থেকে পরিচিত এবং বোহরের তত্ত্বে বৈশিষ্ট্যযুক্ত, a. প্ল্যাঙ্কের ধ্রুবক h একটি সাধারণ সংখ্যা, কিন্তু খুব ছোট, প্রায় 6.6×10-34 J*s। এইভাবে, যদি p এবং q একটি সাধারণ স্কেলে পরিমাণ হয়, তাহলে pq এবং qp পণ্যগুলির মধ্যে পার্থক্য এই পণ্যগুলির তুলনায় অত্যন্ত ছোট হবে, যাতে p এবং q সাধারণ সংখ্যা হিসাবে বিবেচিত হতে পারে। মাইক্রোস্কোপিক জগতের ঘটনা বর্ণনা করার জন্য নির্মিত, হাইজেনবার্গের তত্ত্ব ম্যাক্রোস্কোপিক বস্তুতে প্রয়োগ করার সময় নিউটনীয় বলবিদ্যার সাথে প্রায় সম্পূর্ণ সামঞ্জস্যপূর্ণ। ইতিমধ্যে হাইজেনবার্গের প্রথম দিকের কাজগুলিতে, এটি দেখানো হয়েছিল যে, নতুন তত্ত্বের ভৌত বিষয়বস্তুর অনিশ্চয়তা সত্ত্বেও, এটি কোয়ান্টাম ঘটনার বৈশিষ্ট্যযুক্ত বিচ্ছিন্ন শক্তি অবস্থার অস্তিত্বের পূর্বাভাস দেয় (উদাহরণস্বরূপ, একটি পরমাণু দ্বারা আলোর নির্গমন)। পরবর্তী কাজে, Göttingen-এ M. Born এবং P. Jordan এর সাথে যৌথভাবে সম্পাদিত, হাইজেনবার্গ তত্ত্বের আনুষ্ঠানিক গাণিতিক যন্ত্রপাতি তৈরি করেন। ব্যবহারিক গণনা, তবে, অত্যন্ত কঠিন ছিল। কয়েক সপ্তাহের কঠোর পরিশ্রমের পর, ডব্লিউ. পাওলি এর জন্য একটি সূত্র বের করেন শক্তির মাত্রা হাইড্রোজেন পরমাণু, বোহরের সূত্রের সাথে মিলে যাচ্ছে। তবে গণনাগুলি সরলীকরণ করার আগে, নতুন এবং সম্পূর্ণ অপ্রত্যাশিত ধারণাগুলি উপস্থিত হয়েছিল। আরো দেখুন
বীজগণিত বিমূর্ত;
বার ধ্রুবক.
কণা এবং তরঙ্গ। 1920 সাল নাগাদ, পদার্থবিদরা ইতিমধ্যেই আলোর দ্বৈত প্রকৃতির সাথে বেশ পরিচিত ছিলেন: আলো নিয়ে কিছু পরীক্ষা-নিরীক্ষার ফলাফল অনুমান করে ব্যাখ্যা করা যেতে পারে যে আলো তরঙ্গ ছিল, অন্যদের মধ্যে এটি কণার স্রোতের মতো আচরণ করে। যেহেতু এটি সুস্পষ্ট বলে মনে হয়েছিল যে একই সময়ে একটি তরঙ্গ এবং একটি কণা উভয়ই কিছুই হতে পারে না, পরিস্থিতিটি অস্পষ্ট ছিল, বিশেষজ্ঞদের মধ্যে উত্তপ্ত বিতর্কের সৃষ্টি করেছিল। 1923 সালে, ফরাসি পদার্থবিদ এল. ডি ব্রোগলি, তার প্রকাশিত নোটগুলিতে পরামর্শ দিয়েছিলেন যে এই ধরনের প্যারাডক্সিকাল আচরণ আলোর জন্য নির্দিষ্ট নাও হতে পারে, তবে পদার্থ কিছু ক্ষেত্রে কণার মতো এবং অন্যদের ক্ষেত্রে তরঙ্গের মতো আচরণ করতে পারে। আপেক্ষিকতা তত্ত্বের উপর ভিত্তি করে, ডি ব্রোগলি দেখিয়েছেন যে যদি একটি কণার ভরবেগ p এর সমান হয়, তবে এই কণার সাথে "সম্পর্কিত" তরঙ্গটির অবশ্যই একটি তরঙ্গদৈর্ঘ্য l = h/p থাকতে হবে। এই সম্পর্কটি একটি হালকা কোয়ান্টাম E এর শক্তি এবং সংশ্লিষ্ট তরঙ্গের কম্পাঙ্ক n এর মধ্যে প্ল্যাঙ্ক এবং আইনস্টাইন দ্বারা প্রথম প্রাপ্ত E = hn সম্পর্কের অনুরূপ। ডি ব্রোগলি আরও দেখিয়েছিলেন যে এই হাইপোথিসিসটি পরীক্ষায় সহজেই পরীক্ষা করা যেতে পারে যেমন আলোর তরঙ্গ প্রকৃতি প্রদর্শন করে, এবং তিনি অবিরামভাবে এই ধরনের পরীক্ষাগুলি চালানোর আহ্বান জানান। ডি ব্রগলির নোটগুলি আইনস্টাইনের দৃষ্টি আকর্ষণ করেছিল এবং 1927 সালের মধ্যে মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রে কে. ডেভিসন এবং এল. জার্মার, পাশাপাশি ইংল্যান্ডে জে. থমসন, ইলেকট্রনের জন্য ডি ব্রগলির মৌলিক ধারণাই নয়, তরঙ্গদৈর্ঘ্যের জন্য তার সূত্রও নিশ্চিত করেছিলেন। 1926 সালে, অস্ট্রিয়ান পদার্থবিদ ই. শ্রোডিঙ্গার, যিনি তখন জুরিখে কর্মরত ছিলেন, ডি ব্রগলির কাজ সম্পর্কে শুনেছিলেন এবং পরীক্ষাগুলির প্রাথমিক ফলাফল যা এটি নিশ্চিত করেছিল, চারটি নিবন্ধ প্রকাশ করেছিলেন যেখানে তিনি একটি নতুন তত্ত্ব উপস্থাপন করেছিলেন, যা একটি কঠিন গাণিতিক ভিত্তি ছিল এই ধারনা. অপটিক্সের ইতিহাসে এই পরিস্থিতিটির সাদৃশ্য রয়েছে। আলোকে একটি নির্দিষ্ট দৈর্ঘ্যের তরঙ্গ বলে কেবল আত্মবিশ্বাসই আলোর আচরণকে বিশদভাবে বর্ণনা করার জন্য যথেষ্ট নয়। জে. ম্যাক্সওয়েল দ্বারা প্রাপ্ত ফলাফলগুলি লিখতে এবং সমাধান করাও প্রয়োজনীয় ডিফারেনশিয়াল সমীকরণ, বস্তুর সাথে আলোর মিথস্ক্রিয়া এবং আকারে মহাকাশে আলোর বিস্তারের প্রক্রিয়াগুলি বিশদভাবে বর্ণনা করে ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক ফিল্ড. শ্রোডিঙ্গার ডি ব্রগলির পদার্থ তরঙ্গের জন্য একটি ডিফারেনশিয়াল সমীকরণ লিখেছেন, যা আলোর জন্য ম্যাক্সওয়েলের সমীকরণের অনুরূপ। একটি কণার জন্য শ্রোডিঙ্গার সমীকরণের ফর্ম আছে
যেখানে m হল কণার ভর, E হল এর মোট শক্তি, V(x) হল সম্ভাব্য শক্তি, এবং y হল ইলেক্ট্রন তরঙ্গ বর্ণনাকারী পরিমাণ। বেশ কয়েকটি কাগজে, শ্রোডিঙ্গার দেখিয়েছেন কিভাবে তার সমীকরণটি হাইড্রোজেন পরমাণুর শক্তির মাত্রা গণনা করতে ব্যবহার করা যেতে পারে। তিনি আরো প্রতিষ্ঠিত যে সহজ এবং আছে কার্যকর উপায়সমস্যাগুলির আনুমানিক সমাধান যা সঠিকভাবে সমাধান করা যায় না, এবং তার পদার্থ তরঙ্গের তত্ত্বটি গাণিতিকভাবে সম্পূর্ণরূপে হাইজেনবার্গের পর্যবেক্ষণযোগ্য বীজগণিত তত্ত্বের সমতুল্য এবং সমস্ত ক্ষেত্রে একই ফলাফলের দিকে নিয়ে যায়। কেমব্রিজ বিশ্ববিদ্যালয়ের পি. ডিরাক দেখিয়েছেন যে হাইজেনবার্গ এবং শ্রোডিঞ্জারের তত্ত্বগুলি তত্ত্বের অনেকগুলি সম্ভাব্য রূপের মধ্যে মাত্র দুটিকে উপস্থাপন করে। ডিরাক ট্রান্সফরমেশনের তত্ত্ব, যেখানে সম্পর্ক (1) একটি গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে, কোয়ান্টাম মেকানিক্সের একটি সুস্পষ্ট সাধারণ সূত্র প্রদান করে, বিশেষ ক্ষেত্রে এর অন্যান্য সমস্ত ফর্মুলেশনকে কভার করে। ডিরাক শীঘ্রই একটি অপ্রত্যাশিতভাবে বড় সাফল্য অর্জন করে দেখিয়েছেন যে কীভাবে কোয়ান্টাম মেকানিক্স খুব উচ্চ গতির অঞ্চলে সাধারণীকরণ করে, যেমন আপেক্ষিকতা তত্ত্বের প্রয়োজনীয়তাগুলিকে সন্তুষ্ট করে এমন একটি ফর্ম গ্রহণ করে। ধীরে ধীরে এটা স্পষ্ট হয়ে গেল যে বেশ কিছু আপেক্ষিক তরঙ্গ সমীকরণ রয়েছে, যার প্রতিটি কম বেগের ক্ষেত্রে শ্রোডিঙ্গার সমীকরণ দ্বারা আনুমানিক করা যেতে পারে এবং এই সমীকরণগুলি কণাকে সম্পূর্ণরূপে বর্ণনা করে। বিভিন্ন ধরনের. উদাহরণস্বরূপ, কণার বিভিন্ন "স্পিন" থাকতে পারে; এটি ডিরাকের তত্ত্ব দ্বারা সরবরাহ করা হয়েছে। উপরন্তু, আপেক্ষিক তত্ত্ব অনুসারে, প্রতিটি কণাকে অবশ্যই বৈদ্যুতিক চার্জের বিপরীত চিহ্নের সাথে একটি প্রতিকণার সাথে মিল থাকতে হবে। ডিরাকের কাজ প্রকাশিত হওয়ার সময়, শুধুমাত্র তিনটি প্রাথমিক কণা জানা ছিল: ফোটন, ইলেক্ট্রন এবং প্রোটন। 1932 সালে, ইলেক্ট্রনের প্রতিকণা, পজিট্রন আবিষ্কৃত হয়। পরবর্তী কয়েক দশকে, অন্যান্য অনেক প্রতিকণা আবিষ্কৃত হয়েছিল, যার বেশিরভাগই ডিরাক সমীকরণ বা এর সাধারণীকরণকে সন্তুষ্ট করতে পরিণত হয়েছিল। কোয়ান্টাম মেকানিক্স, অসামান্য পদার্থবিদদের প্রচেষ্টার মাধ্যমে 1925-1928 সালে তৈরি করা হয়েছিল, তারপর থেকে এর মৌলিকতায় কোন উল্লেখযোগ্য পরিবর্তন হয়নি।
আরো দেখুনঅ্যান্টি-ম্যাটার।
অ্যাপ্লিকেশন।পদার্থবিদ্যা, জীববিজ্ঞান, রসায়ন এবং প্রযুক্তির সমস্ত শাখা যেখানে ছোট স্কেলে পদার্থের বৈশিষ্ট্যগুলি উল্লেখযোগ্য তা এখন পদ্ধতিগতভাবে কোয়ান্টাম মেকানিক্সের দিকে ঝুঁকছে। কয়েকটা উদাহরণ দেওয়া যাক। পারমাণবিক নিউক্লিয়াস থেকে সবচেয়ে দূরে ইলেক্ট্রন কক্ষপথের গঠন ব্যাপকভাবে অধ্যয়ন করা হয়েছে। কোয়ান্টাম মেকানিক্সের পদ্ধতিগুলি আণবিক কাঠামোর সমস্যাগুলিতে প্রয়োগ করা হয়েছিল, যা রসায়নে একটি বিপ্লবের দিকে পরিচালিত করেছিল। অণুর গঠন পরমাণুর রাসায়নিক বন্ধন দ্বারা নির্ধারিত হয়, এবং আজ জটিল কাজএই ক্ষেত্রে কোয়ান্টাম মেকানিক্সের ধারাবাহিক প্রয়োগের ফলে উদ্ভূত সমস্যাগুলি কম্পিউটারের সাহায্যে সমাধান করা হয়। তত্ত্বটি অনেক মনোযোগ আকর্ষণ করেছে স্ফটিক গঠন কঠিন পদার্থএবং বিশেষ করে তত্ত্ব বৈদ্যুতিক সরন্জামস্ফটিক ব্যবহারিক ফলাফলগুলি চিত্তাকর্ষক: উদাহরণগুলির মধ্যে লেজার এবং ট্রানজিস্টরের উদ্ভাবন, সেইসাথে সুপারকন্ডাক্টিভিটির ঘটনাটি ব্যাখ্যা করার ক্ষেত্রে উল্লেখযোগ্য অগ্রগতি অন্তর্ভুক্ত রয়েছে।
আরো দেখুন
সলিড স্টেট ফিজিক্স;
লেজার;
ট্রানজিস্টর;
অতিপরিবাহীতা। এখনো অনেক সমস্যার সমাধান হয়নি। এটি পারমাণবিক নিউক্লিয়াস এবং কণা পদার্থবিদ্যার গঠনকে উদ্বেগ করে। সময়ে সময়ে এটি আলোচনা করা হয় যে প্রাথমিক কণা পদার্থবিদ্যার সমস্যাগুলি কোয়ান্টাম মেকানিক্সের সুযোগের বাইরে আছে কি না, ঠিক যেমন পরমাণুর গঠন নিউটনিয়ান গতিবিদ্যার সুযোগের বাইরে ছিল। যাইহোক, এখনও কোন ইঙ্গিত নেই যে কোয়ান্টাম মেকানিক্সের নীতিগুলি বা ফিল্ড ডাইনামিকসের ক্ষেত্রে এর সাধারণীকরণগুলি কোথাও প্রযোজ্য নয়। অর্ধ শতাব্দীরও বেশি সময় ধরে, কোয়ান্টাম মেকানিক্স একটি অনন্য "ব্যাখ্যামূলক শক্তি" সহ একটি বৈজ্ঞানিক হাতিয়ার হিসাবে রয়ে গেছে এবং এর গাণিতিক কাঠামোতে উল্লেখযোগ্য পরিবর্তনের প্রয়োজন নেই। তাই এটি আশ্চর্যজনক হতে পারে যে এখনও তীব্র বিতর্ক রয়েছে (নীচে দেখুন) সম্পর্কে শারীরিক অর্থকোয়ান্টাম মেকানিক্স এবং এর ব্যাখ্যা।
আরো দেখুন
পারমাণবিক গঠন;
পারমাণবিক নিউক্লিয়াস গঠন;
অণু গঠন;
প্রাথমিক কণা।
শারীরিক অর্থ সম্পর্কে প্রশ্ন।তরঙ্গ-কণার দ্বৈততা, পরীক্ষায় এতটাই স্পষ্ট, কোয়ান্টাম মেকানিক্সের গাণিতিক আনুষ্ঠানিকতার শারীরিক ব্যাখ্যায় সবচেয়ে কঠিন সমস্যাগুলির মধ্যে একটি তৈরি করে। উদাহরণস্বরূপ, একটি তরঙ্গ ফাংশন বিবেচনা করুন যা মহাকাশে অবাধে চলমান একটি কণা বর্ণনা করে। একটি কণার ঐতিহ্যগত ধারণা, অন্যান্য জিনিসগুলির মধ্যে, অনুমান করে যে এটি একটি নির্দিষ্ট গতিপথের সাথে একটি নির্দিষ্ট গতির সাথে চলে যায়। তরঙ্গ ফাংশনটি ডি ব্রোগলি তরঙ্গদৈর্ঘ্য l = h/p নির্ধারণ করা হয়েছে, তবে এটি একটি তরঙ্গের বৈশিষ্ট্য যা মহাশূন্যে অসীম এবং তাই কণার অবস্থান সম্পর্কে তথ্য বহন করে না। যে তরঙ্গ ফাংশনটি স্থানের একটি নির্দিষ্ট অঞ্চলে একটি কণাকে Dx দৈর্ঘ্যের সাথে স্থানীয়করণ করে তা মোমেন্টার একটি অনুরূপ সেট সহ তরঙ্গগুলির একটি সুপারপজিশন (প্যাকেট) আকারে তৈরি করা যেতে পারে এবং যদি আবেগের পছন্দসই পরিসীমা Dp এর সমান হয়। , তাহলে এটা দেখানো খুবই সহজ যে Dx এবং Dp-এর মানগুলির জন্য DxDp і সন্তুষ্ট হতে হবে h/4p। এই সম্পর্ক, প্রথম 1927 সালে হাইজেনবার্গ দ্বারা প্রাপ্ত, সুপরিচিত অনিশ্চয়তার নীতি প্রকাশ করে: x এবং p দুটি ভেরিয়েবলের মধ্যে একটিকে যত বেশি নির্ভুলভাবে নির্দিষ্ট করা হয়, তত কম নির্ভুল তত্ত্বটি একটিকে অন্যটিকে নির্ধারণ করতে দেয়।
কোলিয়ার এনসাইক্লোপিডিয়া। - উন্মুক্ত সমাজ. 2000 .
কোয়ান্টাম মেকানিক্সের মৌলিক নীতি।
| পরামিতি নাম | অর্থ |
| নিবন্ধের বিষয়: | কোয়ান্টাম মেকানিক্সের মৌলিক নীতি। |
| রুব্রিক (থিম্যাটিক বিভাগ) | মেকানিক্স |
1900 সালে. জার্মান পদার্থবিদ ম্যাক্স প্ল্যাঙ্ক পরামর্শ দিয়েছিলেন যে পদার্থ দ্বারা আলোর নির্গমন এবং শোষণ সসীম অংশে ঘটে - কোয়ান্টা, এবং প্রতিটি কোয়ান্টামের শক্তি নির্গত বিকিরণের কম্পাঙ্কের সমানুপাতিক:
নির্গত (বা শোষিত) বিকিরণের ফ্রিকোয়েন্সি কোথায় এবং h হল একটি সর্বজনীন ধ্রুবক যাকে প্লাঙ্কের ধ্রুবক বলা হয়। আধুনিক তথ্য অনুযায়ী
h = (6.62618 0.00004)∙ 10 -34 J∙s।
প্ল্যাঙ্কের হাইপোথিসিস ছিল কোয়ান্টাম ধারণার উত্থানের সূচনা বিন্দু, যা মৌলিকভাবে ভিত্তিক ছিল নতুন পদার্থবিদ্যা- মাইক্রোওয়ার্ল্ডের পদার্থবিদ্যা, বলা হয় কোয়ান্টাম পদার্থবিদ্যা. ডেনিশ পদার্থবিজ্ঞানী নিলস বোর এবং তার স্কুলের গভীর ধারণাগুলি এর গঠনে বিশাল ভূমিকা পালন করেছিল। কোয়ান্টাম মেকানিক্সের মূলে রয়েছে পদার্থের কর্পাসকুলার এবং তরঙ্গ বৈশিষ্ট্যগুলির একটি সামঞ্জস্যপূর্ণ সংশ্লেষণ। একটি তরঙ্গ মহাকাশে একটি খুব বর্ধিত প্রক্রিয়া (জলের উপর তরঙ্গ মনে রাখবেন), এবং একটি কণা একটি তরঙ্গের চেয়ে অনেক বেশি স্থানীয় বস্তু। নির্দিষ্ট অবস্থার অধীনে, আলো তরঙ্গের মতো নয়, কণার স্রোতের মতো আচরণ করে। একই সময়ে, প্রাথমিক কণা কখনও কখনও তরঙ্গ বৈশিষ্ট্য প্রদর্শন করে। শাস্ত্রীয় তত্ত্বের কাঠামোর মধ্যে, তরঙ্গ এবং কর্পাসকুলার বৈশিষ্ট্যগুলিকে একত্রিত করা অসম্ভব। এই কারণে, মাইক্রোওয়ার্ল্ডের আইনগুলি বর্ণনা করে একটি নতুন তত্ত্বের সৃষ্টির ফলে ম্যাক্রোস্কোপিক বস্তুর জন্য বৈধ প্রচলিত ধারণাগুলি পরিত্যাগ করা হয়েছিল।
কোয়ান্টাম দৃষ্টিকোণ থেকে, আলো এবং কণা উভয়ই জটিল বস্তু যা তরঙ্গ এবং কণা উভয় বৈশিষ্ট্য (তথাকথিত তরঙ্গ-কণা দ্বৈততা) প্রদর্শন করে। কোয়ান্টাম পদার্থবিদ্যার সৃষ্টি পরমাণুর গঠন এবং পরমাণুর নির্গমন বর্ণালীর নিদর্শন বোঝার প্রচেষ্টা দ্বারা উদ্দীপিত হয়েছিল।
19 শতকের শেষের দিকে, এটি আবিষ্কৃত হয়েছিল যে যখন একটি ধাতুর পৃষ্ঠে আলো পড়ে, তখন পরবর্তী থেকে ইলেকট্রন নির্গত হয়। এই ঘটনা বলা হয় ছবির প্রভাব।
1905 সালে. আইনস্টাইন কোয়ান্টাম তত্ত্বের উপর ভিত্তি করে আলোক বৈদ্যুতিক প্রভাব ব্যাখ্যা করেছিলেন। তিনি অনুমানটি চালু করেছিলেন যে একরঙা আলোর একটি রশ্মির শক্তি এমন অংশ নিয়ে গঠিত যার মাত্রা h এর সমান। h পরিমাণের ভৌত মাত্রা সমান সময় ∙ শক্তি = দৈর্ঘ্য ∙ আবেগ = কৌণিক ভরবেগ।ক্রিয়া নামক একটি পরিমাণের এই মাত্রা রয়েছে এবং এই h এর সাথে সংযোগে কর্মের প্রাথমিক পরিমাণ বলা হয়। আইনস্টাইনের মতে, একটি ধাতুর একটি ইলেকট্রন, শক্তির এমন একটি অংশ শোষণ করে, ধাতু থেকে প্রস্থান করার কাজ করে এবং গতিশক্তি অর্জন করে।
E k =h − A আউট।
এটি ফটোইলেক্ট্রিক প্রভাবের জন্য আইনস্টাইনের সমীকরণ।
আলোর বিচ্ছিন্ন অংশগুলিকে পরে (1927 ᴦ.) বলা হয়েছিল ফোটন.
বিজ্ঞানে, গাণিতিক যন্ত্রপাতি নির্ধারণ করার সময়, একজনকে সর্বদা পর্যবেক্ষণ করা পরীক্ষামূলক ঘটনার প্রকৃতি থেকে এগিয়ে যেতে হবে। জার্মান পদার্থবিদ শ্রোডিঙ্গার বৈজ্ঞানিক গবেষণার একটি ভিন্ন কৌশল চেষ্টা করে অসাধারণ সাফল্য অর্জন করেছিলেন: প্রথমে গণিত, এবং তারপরে এর শারীরিক অর্থ বোঝা এবং ফলস্বরূপ, কোয়ান্টাম ঘটনার প্রকৃতির ব্যাখ্যা।
এটা স্পষ্ট ছিল যে কোয়ান্টাম মেকানিক্সের সমীকরণগুলি অবশ্যই তরঙ্গ সমীকরণ হতে হবে (অবশ্যই, কোয়ান্টাম বস্তুর তরঙ্গ বৈশিষ্ট্য রয়েছে)। এই সমীকরণগুলির বিচ্ছিন্ন সমাধান থাকতে হবে (কোয়ান্টাম ঘটনাগুলির বিচ্ছিন্নতার উপাদান রয়েছে)। এই ধরনের সমীকরণ গণিতে পরিচিত ছিল। তাদের উপর ভিত্তি করে, শ্রোডিঙ্গার তরঙ্গ ফাংশন ʼʼψʼʼ ধারণা ব্যবহার করে প্রস্তাব করেছিলেন। X অক্ষ বরাবর অবাধে চলমান একটি কণার জন্য, তরঙ্গ ফাংশন ψ = e - i|h(Et-px), যেখানে p হল ভরবেগ, x হল স্থানাঙ্ক, E-শক্তি, h হল প্ল্যাঙ্কের ধ্রুবক। ʼʼψʼʼ ফাংশনটিকে সাধারণত তরঙ্গ ফাংশন বলা হয় কারণ এটি বর্ণনা করতে একটি সূচকীয় ফাংশন ব্যবহার করা হয়।
কোয়ান্টাম মেকানিক্সে একটি কণার অবস্থা একটি তরঙ্গ ফাংশন দ্বারা বর্ণনা করা হয়, যা একজনকে স্থানের একটি নির্দিষ্ট বিন্দুতে একটি কণা খুঁজে পাওয়ার সম্ভাবনা নির্ধারণ করতে দেয়। তরঙ্গ ফাংশন বস্তু নিজেই বা এমনকি তার সম্ভাব্য ক্ষমতা বর্ণনা করে না। তরঙ্গ ফাংশন সহ ক্রিয়াকলাপগুলি একজনকে কোয়ান্টাম যান্ত্রিক ঘটনাগুলির সম্ভাব্যতা গণনা করার অনুমতি দেয়।
কোয়ান্টাম পদার্থবিদ্যার মৌলিক নীতি হল সুপারপজিশন, অনিশ্চয়তা, পরিপূরকতা এবং পরিচয়ের নীতি।
নীতি সুপারপজিশনশাস্ত্রীয় পদার্থবিজ্ঞানে, এটি প্রতিটি প্রভাব দ্বারা সৃষ্ট প্রভাবের সমষ্টি হিসাবে বেশ কয়েকটি স্বাধীন প্রভাবের আরোপ (সুপারপজিশন) থেকে ফলস্বরূপ প্রভাব পেতে দেয়। এটি রৈখিক সমীকরণ দ্বারা বর্ণিত সিস্টেম বা ক্ষেত্রগুলির জন্য বৈধ। এই নীতিটি মেকানিক্স, দোলনের তত্ত্ব এবং ভৌত ক্ষেত্রের তরঙ্গ তত্ত্বে খুবই গুরুত্বপূর্ণ। কোয়ান্টাম মেকানিক্সে, সুপারপজিশনের নীতিটি তরঙ্গ ফাংশনের সাথে সম্পর্কিত: যদি শারীরিক সিস্টেমদুই বা ততোধিক তরঙ্গ ফাংশন ψ 1, ψ 2,…ψ ń দ্বারা বর্ণিত অবস্থায় থাকতে পারে, তারপর এই ফাংশনগুলির যেকোনো রৈখিক সংমিশ্রণ দ্বারা বর্ণিত অবস্থায় এটি হতে পারে:
Ψ=c 1 ψ 1 +c 2 ψ 2 +….+с n ψ n,
যেখানে с 1, с 2, …с n হল নির্বিচারে জটিল সংখ্যা।
সুপারপজিশনের নীতি হল শাস্ত্রীয় পদার্থবিজ্ঞানের সংশ্লিষ্ট ধারণাগুলির একটি পরিমার্জন। পরের মতে, একটি মাধ্যম যা ব্যাঘাতের প্রভাবে এর বৈশিষ্ট্য পরিবর্তন করে না, তরঙ্গ একে অপরের থেকে স্বাধীনভাবে প্রচার করে। ফলস্বরূপ, মাধ্যমের যেকোন বিন্দুতে ফলস্বরূপ বিঘ্ন ঘটে যখন বেশ কয়েকটি তরঙ্গ এটির মাধ্যমে প্রচারিত হয় এই তরঙ্গগুলির প্রতিটির সাথে সম্পর্কিত ব্যাঘাতের যোগফলের সমান:
S = S 1 +S 2 +….+S n,
যেখানে S 1, S 2, ..... S n হল তরঙ্গের কারণে সৃষ্ট ব্যাঘাত। একটি নন-হারমোনিক তরঙ্গের ক্ষেত্রে, এটি সুরেলা তরঙ্গের সমষ্টি হিসাবে উপস্থাপন করা যেতে পারে।
নীতি অনিশ্চয়তাএকটি মাইক্রোপার্টিকেলের দুটি বৈশিষ্ট্য একই সাথে নির্ধারণ করা অসম্ভব, উদাহরণস্বরূপ, গতি এবং স্থানাঙ্ক। এটি প্রাথমিক কণার দ্বৈত কর্পাসকুলার-তরঙ্গ প্রকৃতিকে প্রতিফলিত করে। একটি পরীক্ষায় অতিরিক্ত পরিমাণের একযোগে নির্ণয়ের ক্ষেত্রে ত্রুটি, ভুলতা, ত্রুটিগুলি 1925 সালে প্রতিষ্ঠিত অনিশ্চয়তার সম্পর্ক দ্বারা সম্পর্কিত। ওয়ার্নার হাইজেনবার্গ। অনিশ্চয়তার সম্পর্ক হল যে কোনো জোড়া অতিরিক্ত পরিমাণের (উদাহরণস্বরূপ, স্থানাঙ্ক এবং তার উপর ভরবেগের অভিক্ষেপ, শক্তি এবং সময়) প্ল্যাঙ্কের ধ্রুবক h দ্বারা নির্ধারিত হয়। অনিশ্চয়তা সম্পর্কগুলি নির্দেশ করে যে সম্পর্কের মধ্যে অন্তর্ভুক্ত একটি প্যারামিটারের মান যত বেশি নিশ্চিত, অন্য প্যারামিটারের মান তত বেশি অনিশ্চিত এবং তদ্বিপরীত। এর মানে হল যে পরামিতিগুলি একই সাথে পরিমাপ করা হয়।
শাস্ত্রীয় পদার্থবিদ্যা আমাদের শিখিয়েছে যে বস্তুর সমস্ত পরামিতি এবং তাদের সাথে ঘটতে থাকা প্রক্রিয়াগুলি যে কোনও নির্ভুলতার সাথে একই সাথে পরিমাপ করা যেতে পারে। এই অবস্থান খন্ডন করা হয় কোয়ান্টাম বলবিজ্ঞান.
ডেনিশ পদার্থবিদ নিলস বোর এই সিদ্ধান্তে এসেছিলেন যে কোয়ান্টাম বস্তুগুলি পর্যবেক্ষণের মাধ্যমগুলির সাথে আপেক্ষিক। কোয়ান্টাম ঘটনার পরামিতিগুলি পর্যবেক্ষণের অর্থের সাথে মিথস্ক্রিয়া করার পরেই বিচার করা যেতে পারে, ᴛ.ᴇ। যন্ত্র সহ। পারমাণবিক বস্তুর আচরণ তাদের সাথে মিথস্ক্রিয়া থেকে তীব্রভাবে আলাদা করা যায় না পরিমাপ করার যন্ত্রপাতি, এই ঘটনা ঘটতে যার অধীনে অবস্থার ঠিক করা. এটা বিবেচনা করা প্রয়োজন যে পরামিতি পরিমাপ করার জন্য ব্যবহৃত যন্ত্রগুলি বিভিন্ন ধরনের। বিভিন্ন পরীক্ষামূলক অবস্থার অধীনে প্রাপ্ত ডেটা শুধুমাত্র সম্পূর্ণতা অর্থে অতিরিক্ত হিসাবে বিবেচনা করা উচিত বিভিন্ন মাত্রাএকটি বস্তুর বৈশিষ্ট্য একটি সম্পূর্ণ ছবি দিতে পারেন. এটি পরিপূরকতার নীতির বিষয়বস্তু।
শাস্ত্রীয় পদার্থবিজ্ঞানে, পরিমাপকে অধ্যয়নের বস্তুকে বিরক্ত না করার জন্য বিবেচনা করা হত। পরিমাপ বস্তুটিকে অপরিবর্তিত রাখে। কোয়ান্টাম মেকানিক্স অনুসারে, প্রতিটি পৃথক পরিমাপ একটি মাইক্রোবজেক্টকে ধ্বংস করে। একটি নতুন পরিমাপ করার জন্য, মাইক্রোবজেক্টটিকে আবার প্রস্তুত করতে হবে। এটি পরিমাপ সংশ্লেষণ প্রক্রিয়াকে জটিল করে তোলে। এই বিষয়ে, বোর কোয়ান্টাম পরিমাপের পরিপূরকতার পক্ষে যুক্তি দেন। শাস্ত্রীয় পরিমাপের ডেটা পরিপূরক নয়; তাদের একে অপরের থেকে স্বাধীনভাবে স্বাধীন অর্থ রয়েছে। পরিপূরকতা ঘটে যেখানে অধ্যয়নের অধীনে থাকা বস্তুগুলি একে অপরের থেকে পৃথক করা যায় না এবং পরস্পর সংযুক্ত থাকে।
বোহর কেবলমাত্র ভৌত বিজ্ঞানের সাথেই নয় পরিপূরকতার নীতির সাথে সম্পর্কযুক্ত: "জীবন্ত প্রাণীর অখণ্ডতা এবং চেতনাসম্পন্ন মানুষের বৈশিষ্ট্য, সেইসাথে মানব সংস্কৃতি, অখণ্ডতার বৈশিষ্ট্যগুলিকে উপস্থাপন করে, যার প্রদর্শনের জন্য সাধারণত একটি অতিরিক্ত পদ্ধতির বর্ণনার প্রয়োজন হয়। " বোহরের মতে, জীবের ক্ষমতা এতই বৈচিত্র্যময় এবং এতটাই ঘনিষ্ঠভাবে জড়িত যে সেগুলি অধ্যয়ন করার সময়, একজনকে আবার পর্যবেক্ষণমূলক ডেটা পরিপূরক করার পদ্ধতি অবলম্বন করতে হয়। একই সময়ে, বোহরের এই ধারণাটি সঠিকভাবে বিকশিত হয়নি।
জটিল মাইক্রো- এবং ম্যাক্রোসিস্টেমের উপাদানগুলির মধ্যে মিথস্ক্রিয়াগুলির বৈশিষ্ট্য এবং নির্দিষ্টতা। পাশাপাশি তাদের মধ্যে বাহ্যিক মিথস্ক্রিয়া তাদের বিশাল বৈচিত্র্যের দিকে নিয়ে যায়। মাইক্রো- এবং ম্যাক্রোসিস্টেমগুলি ব্যক্তিত্ব দ্বারা চিহ্নিত করা হয়; প্রতিটি সিস্টেম শুধুমাত্র এর অন্তর্নিহিত সমস্ত সম্ভাব্য বৈশিষ্ট্যগুলির একটি সেট দ্বারা বর্ণনা করা হয়। হাইড্রোজেন এবং ইউরেনিয়ামের নিউক্লিয়াসের মধ্যে পার্থক্য রয়েছে, যদিও উভয়ই মাইক্রোসিস্টেমের অন্তর্গত। পৃথিবী এবং মঙ্গল গ্রহের মধ্যে কম পার্থক্য নেই, যদিও এই গ্রহগুলি একই সৌরজগতের অন্তর্গত।
এই ক্ষেত্রে, আমরা প্রাথমিক কণার পরিচয় সম্পর্কে কথা বলতে পারি। অভিন্ন কণাগুলির একই ভৌত বৈশিষ্ট্য রয়েছে: ভর, বৈদ্যুতিক চার্জ এবং অন্যান্য অভ্যন্তরীণ বৈশিষ্ট্য. উদাহরণস্বরূপ, মহাবিশ্বের সমস্ত ইলেকট্রন অভিন্ন বলে বিবেচিত হয়। অভিন্ন কণাগুলি পরিচয়ের নীতি মেনে চলে - কোয়ান্টাম মেকানিক্সের একটি মৌলিক নীতি, যা অনুসারে: অভিন্ন কণাগুলিকে পুনর্বিন্যাস করে একে অপরের থেকে প্রাপ্ত কণাগুলির একটি সিস্টেমের অবস্থাগুলি কোনও পরীক্ষায় আলাদা করা যায় না।
এই নীতি হল ক্লাসিক্যাল এবং কোয়ান্টাম মেকানিক্সের মধ্যে প্রধান পার্থক্য। কোয়ান্টাম মেকানিক্সে, অভিন্ন কণার কোন স্বতন্ত্রতা নেই।
পরমাণু এবং পারমাণবিক নিউক্লিয়াসের গঠন। প্রাথমিক কণা।
পদার্থের গঠন সম্পর্কে প্রথম ধারণার উদ্ভব হয়েছিল প্রাচীন গ্রীস 6-4 শতাব্দীতে। বিসি। অ্যারিস্টটল পদার্থকে অবিচ্ছিন্ন বিবেচনা করেছিলেন, ᴛ.ᴇ। এটি পছন্দসই হিসাবে অনেক ছোট অংশে চূর্ণ করা যেতে পারে, কিন্তু ক্ষুদ্রতম কণা পর্যন্ত পৌঁছাতে পারে না যা আরও বিভক্ত হবে না। ডেমোক্রিটাস বিশ্বাস করতেন যে পৃথিবীর সবকিছুই পরমাণু এবং শূন্যতা নিয়ে গঠিত। পরমাণু হল পদার্থের ক্ষুদ্রতম কণা, যার অর্থ "অবিভাজ্য" এবং ডেমোক্রিটাসের দৃষ্টিতে, পরমাণু হল একটি ঝাঁকুনিযুক্ত পৃষ্ঠের গোলক।
এই বিশ্বদৃষ্টি 19 শতকের শেষ অবধি বিদ্যমান ছিল। 1897 সালে। জোসেফ জন থমসন (1856-1940ᴦ.ᴦ.), ডব্লিউ. থমসনের পুত্র, দুবার নোবেল পুরস্কার বিজয়ী, একটি প্রাথমিক কণা আবিষ্কার করেছিলেন, যাকে ইলেকট্রন বলা হয়। এটি পাওয়া গেছে যে একটি ইলেকট্রন পরমাণু থেকে উড়ে যায় এবং একটি নেতিবাচক থাকে বৈদ্যুতিক আধান. ইলেকট্রন চার্জ মান e=1.6.10 -19 C (কুলম্ব), ইলেকট্রন ভর মি=9.11.10 -31 kᴦ।
ইলেক্ট্রন আবিষ্কারের পর, থমসন 1903 সালে অনুমান করেছিলেন যে পরমাণু হল একটি ধনাত্মক চার্জ সহ একটি গোলক যা এর জুড়ে ছড়িয়ে রয়েছে, নেতিবাচক চার্জ সহ ইলেকট্রনগুলি কিশমিশের আকারে বিভক্ত। একটি ধনাত্মক চার্জ একটি নেতিবাচক চার্জের সমান; সাধারণভাবে, পরমাণু বৈদ্যুতিকভাবে নিরপেক্ষ (মোট চার্জ 0)।
1911 সালে, একটি পরীক্ষা পরিচালনা করে, আর্নস্ট রাদারফোর্ড দেখতে পান যে ধনাত্মক চার্জটি পরমাণুর আয়তন জুড়ে ছড়িয়ে পড়ে না, তবে এটির একটি ছোট অংশ দখল করে। এর পরে, তিনি পরমাণুর একটি মডেল সামনে রেখেছিলেন, যাকে পরে গ্রহ বলা হয়েছিল। এই মডেল অনুসারে, একটি পরমাণু সত্যিই একটি গোলক, যার কেন্দ্রে একটি ধনাত্মক চার্জ রয়েছে, এই গোলকের একটি ছোট অংশ দখল করে - প্রায় 10 -13 সেমি। নেতিবাচক চার্জটি বাইরের তথাকথিত ইলেক্ট্রন শেলটিতে রয়েছে .
1913 সালে ড্যানিশ পদার্থবিদ এন বোহর পরমাণুর আরও উন্নত কোয়ান্টাম মডেল প্রস্তাব করেছিলেন, যিনি রাদারফোর্ডের গবেষণাগারে কাজ করেছিলেন। তিনি রাদারফোর্ডের পারমাণবিক মডেলটিকে একটি ভিত্তি হিসাবে গ্রহণ করেছিলেন এবং এটিকে নতুন অনুমানের সাথে পরিপূরক করেছিলেন যা শাস্ত্রীয় ধারণাগুলির বিপরীতে। এই অনুমানগুলি বোহরের পোস্টুলেট হিসাবে পরিচিত। Οʜᴎ নিচের দিকে ফোটান।
1. একটি পরমাণুর প্রতিটি ইলেকট্রন ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক বিকিরণ নির্গত বা শোষণ না করে একটি নির্দিষ্ট শক্তির মান সহ একটি নির্দিষ্ট কক্ষপথ বরাবর স্থিতিশীল অরবিটাল গতি সম্পাদন করতে পারে। এই রাজ্যগুলিতে, পারমাণবিক সিস্টেমের শক্তি রয়েছে যা একটি পৃথক সিরিজ গঠন করে: E 1, E 2, …E n। ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক বিকিরণের নির্গমন বা শোষণের ফলে শক্তির যে কোনও পরিবর্তন হঠাৎ করে এক অবস্থা থেকে অন্য অবস্থায় ঘটতে পারে।
2. যখন একটি ইলেক্ট্রন এক স্থির কক্ষপথ থেকে অন্য কক্ষপথে চলে যায়, তখন শক্তি নির্গত বা শোষিত হয়। যদি, একটি ইলেক্ট্রন এক কক্ষপথ থেকে অন্য কক্ষপথে স্থানান্তরের সময়, পরমাণুর শক্তি E m থেকে E n এ পরিবর্তিত হয়, তাহলে h v= E m - E n , কোথায় v- বিকিরণ ফ্রিকোয়েন্সি।
বোহর সহজতম হাইড্রোজেন পরমাণু গণনা করতে এই পোস্টুলেটগুলি ব্যবহার করেছিলেন,
যে অঞ্চলে ধনাত্মক চার্জ ঘনীভূত হয় তাকে নিউক্লিয়াস বলে। একটি অনুমান ছিল যে নিউক্লিয়াস ধনাত্মক প্রাথমিক কণা নিয়ে গঠিত। এই কণাগুলোকে প্রোটন বলা হয় (গ্রীক ভাষায় প্রোটন মানে প্রথম), রাদারফোর্ড 1919 সালে আবিষ্কার করেছিলেন। তাদের মডিউল চার্জ চার্জের সমানইলেক্ট্রন (কিন্তু ধনাত্মক), প্রোটন ভর হল 1.6724.10 -27 kᴦ। প্রোটনের অস্তিত্ব একটি কৃত্রিম পারমাণবিক প্রতিক্রিয়া দ্বারা নিশ্চিত করা হয়েছিল যা নাইট্রোজেনকে অক্সিজেনে রূপান্তরিত করেছিল। নাইট্রোজেন পরমাণু হিলিয়াম নিউক্লিয়াস দিয়ে বিকিরণ করা হয়েছিল। ফলাফল অক্সিজেন এবং একটি প্রোটন ছিল. একটি প্রোটন একটি স্থিতিশীল কণা।
1932 সালে, জেমস চ্যাডউইক এমন একটি কণা আবিষ্কার করেছিলেন যার কোনো বৈদ্যুতিক চার্জ ছিল না এবং যার ভর প্রায় প্রোটনের ভরের সমান ছিল। এই কণাকে বলা হতো নিউট্রন। নিউট্রনের ভর হল 1.675.10 -27 kᴦ। আলফা কণার সাথে বেরিলিয়াম প্লেটের বিকিরণের ফলে নিউট্রন আবিষ্কৃত হয়েছিল। নিউট্রন একটি অস্থির কণা। চার্জের অভাব পরমাণুর নিউক্লিয়াস ভেদ করার সহজ ক্ষমতা ব্যাখ্যা করে।
প্রোটন এবং নিউট্রন আবিষ্কারের ফলে পরমাণুর প্রোটন-নিউট্রন মডেল তৈরি হয়। এটি 1932 সালে সোভিয়েত পদার্থবিদ ইভানেঙ্কো, গ্যাপন এবং জার্মান পদার্থবিদ হাইজেনবার্গ দ্বারা প্রস্তাবিত হয়েছিল। এই মডেল অনুসারে, একটি পরমাণুর নিউক্লিয়াস প্রোটন এবং নিউট্রন নিয়ে গঠিত, হাইড্রোজেন নিউক্লিয়াস বাদ দিয়ে, যা একটি প্রোটন নিয়ে গঠিত।
একটি নিউক্লিয়াসের চার্জ এতে প্রোটনের সংখ্যা দ্বারা নির্ধারিত হয় এবং প্রতীক দ্বারা নির্দেশিত হয় জেড . একটি পরমাণুর সম্পূর্ণ ভর তার নিউক্লিয়াসের ভরের মধ্যে থাকে এবং এতে প্রবেশ করা প্রোটন এবং নিউট্রনের ভর দ্বারা নির্ধারিত হয়, যেহেতু ইলেকট্রনের ভর প্রোটন এবং নিউট্রনের ভরের তুলনায় নগণ্য। সিরিয়াল নম্বর পর্যায় সারণিমেন্ডেলিভ একটি প্রদত্ত রাসায়নিক উপাদানের নিউক্লিয়াসের চার্জের সাথে মিলে যায়। একটি পরমাণুর ভর সংখ্যা ক নিউট্রন এবং প্রোটন ভরের সমান: A=Z+N, কোথায় জেড - প্রোটন সংখ্যা, এন - নিউট্রনের সংখ্যা। প্রচলিতভাবে, যে কোনো উপাদান প্রতীক দ্বারা চিহ্নিত করা হয়: A X z.
প্রোটন একই সংখ্যক ধারণ করে নিউক্লিয়াস আছে, কিন্তু ভিন্ন সংখ্যানিউট্রন, ᴛ.ᴇ. ভর সংখ্যায় পার্থক্য। এই জাতীয় নিউক্লিয়াসকে আইসোটোপ বলা হয়। যেমন, 1 N 1 - সাধারণ হাইড্রোজেন, 2 N 1 - ডিউটেরিয়াম, 3 N 1 - ট্রিটিয়াম সবচেয়ে স্থিতিশীল নিউক্লিয়াসগুলি হল যেগুলিতে প্রোটনের সংখ্যা নিউট্রনের সংখ্যার সমান বা একই সময়ে উভয়ই = 2, 8, 20, 28, 50, 82, 126 - ম্যাজিক সংখ্যা।
একটি পরমাণুর মাত্রা প্রায় 10 -8 সেমি। একটি পরমাণু একটি নিউক্লিয়াস 10-13 সেমি আকারের হয়। একটি পরমাণুর নিউক্লিয়াস এবং একটি পরমাণুর সীমানার মধ্যে একটি মাইক্রোস্কোপিক স্কেলে একটি বিশাল স্থান থাকে। একটি পরমাণুর নিউক্লিয়াসে ঘনত্ব বিশাল, প্রায় 1.5·108 t/cm 3। রাসায়নিক উপাদানভর A সহ<50 называются легкими, а с А>50 - ভারী। এটি ভারী উপাদানের নিউক্লিয়াসে একটু ভিড় করে, ᴛ.ᴇ. তাদের তেজস্ক্রিয় ক্ষয়ের জন্য একটি শক্তিশালী পূর্বশর্ত তৈরি করা হয়।
একটি নিউক্লিয়াসকে তার উপাদান নিউক্লিয়নে বিভক্ত করার জন্য যে শক্তির প্রয়োজন তাকে বাইন্ডিং এনার্জি বলে। (নিউক্লন হল প্রোটন এবং নিউট্রনের একটি সাধারণ নাম এবং রাশিয়ান ভাষায় অনুবাদ করা মানে "পারমাণবিক কণা"):
E St = Δm∙с 2,
কোথায় Δm – পারমাণবিক ভরের ত্রুটি (নিউক্লিয়াস গঠনকারী নিউক্লিয়নের ভর এবং নিউক্লিয়াসের ভরের মধ্যে পার্থক্য)।
1928 সালে। তাত্ত্বিক পদার্থবিদ ডিরাক ইলেকট্রনের তত্ত্ব প্রস্তাব করেছিলেন। প্রাথমিক কণাগুলি একটি তরঙ্গের মতো আচরণ করতে পারে - তাদের তরঙ্গ-কণা দ্বৈততা রয়েছে। ডিরাকের তত্ত্বটি কখন একটি ইলেকট্রন একটি তরঙ্গের মতো আচরণ করে এবং কখন এটি একটি কণার মতো আচরণ করে তা নির্ধারণ করা সম্ভব করেছিল। তিনি উপসংহারে এসেছিলেন যে এমন একটি প্রাথমিক কণা থাকতে হবে যার বৈশিষ্ট্য একটি ইলেক্ট্রনের মতো, তবে একটি ধনাত্মক চার্জ সহ। এই ধরনের একটি কণা পরে 1932 সালে আবিষ্কৃত হয় এবং একটি পজিট্রন নামকরণ করা হয়। আমেরিকান পদার্থবিদ অ্যান্ডারসেন মহাজাগতিক রশ্মির একটি ফটোগ্রাফে একটি ইলেকট্রনের মতো, কিন্তু একটি ইতিবাচক চার্জ সহ একটি কণার একটি ট্রেস আবিষ্কার করেছিলেন।
এটি তত্ত্ব থেকে অনুসরণ করা হয়েছে যে একটি ইলেক্ট্রন এবং একটি পজিট্রন, একে অপরের সাথে মিথস্ক্রিয়া (নিশ্চিহ্নকরণ প্রতিক্রিয়া), ফোটনের একটি জোড়া গঠন করে, ᴛ.ᴇ। ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক বিকিরণের পরিমাণ। বিপরীত প্রক্রিয়াটিও সম্ভব, যখন একটি ফোটন, একটি নিউক্লিয়াসের সাথে মিথস্ক্রিয়া করে, একটি ইলেক্ট্রন-পজিট্রন জোড়ায় পরিণত হয়। প্রতিটি কণা একটি তরঙ্গ ফাংশনের সাথে যুক্ত, যার প্রশস্ততার বর্গ একটি নির্দিষ্ট আয়তনে কণা সনাক্ত করার সম্ভাবনার সমান।
বিংশ শতাব্দীর 50 এর দশকে, একটি অ্যান্টিপ্রোটন এবং একটি অ্যান্টিনিউট্রনের অস্তিত্ব প্রমাণিত হয়েছিল।
এমনকি 30 বছর আগে, এটি বিশ্বাস করা হয়েছিল যে নিউট্রন এবং প্রোটনগুলি প্রাথমিক কণা, কিন্তু উচ্চ গতিতে চলমান প্রোটন এবং ইলেকট্রনগুলির মিথস্ক্রিয়া নিয়ে পরীক্ষাগুলি দেখায় যে প্রোটনগুলি আরও বেশি করে সূক্ষ্ম কণা. এই কণাগুলিকে প্রথমে জেল মান দ্বারা অধ্যয়ন করা হয়েছিল এবং তাদের বলা হয়েছিল কোয়ার্ক। কোয়ার্কের বিভিন্ন প্রজাতি পরিচিত। ধারণা করা হয় যে 6টি স্বাদ রয়েছে: U - কোয়ার্ক (আপ), ডি-কোয়ার্ক (ডাউন), অদ্ভুত কোয়ার্ক (অদ্ভুত), চার্মড কোয়ার্ক (কবজ), বি - কোয়ার্ক (সৌন্দর্য), টি-কোয়ার্ক (সত্য)।
প্রতিটি ফ্লেভার কোয়ার্কের তিনটি রঙের একটি থাকে: লাল, সবুজ, নীল। এই শুধু একটি উপাধি, কারণ কোয়ার্কের আকার দৃশ্যমান আলোর তরঙ্গদৈর্ঘ্যের তুলনায় অনেক ছোট এবং তাই তাদের কোনো রঙ নেই।
প্রাথমিক কণার কিছু বৈশিষ্ট্য বিবেচনা করা যাক। কোয়ান্টাম মেকানিক্সে, প্রতিটি কণাকে একটি বিশেষ অভ্যন্তরীণ যান্ত্রিক মুহূর্ত বরাদ্দ করা হয়, যা মহাকাশে এর গতিবিধি বা ঘূর্ণনের সাথে সম্পর্কিত নয়। এই নিজস্ব যান্ত্রিক মুহূর্ত বলা হয়. স্পিন. সুতরাং, আপনি যদি একটি ইলেক্ট্রন 360 o ঘোরান, আপনি আশা করবেন এটি তার আসল অবস্থায় ফিরে আসবে। এই ক্ষেত্রে, প্রাথমিক অবস্থা শুধুমাত্র 360 o এর আরও একটি ঘূর্ণনের সাথে অর্জন করা হবে। অর্থাৎ, একটি ইলেক্ট্রনকে তার আসল অবস্থায় ফিরিয়ে আনতে, এটিকে 720 o ঘোরাতে হবে; ঘূর্ণনের তুলনায়, আমরা পৃথিবীকে কেবল অর্ধেকই বুঝতে পারি। উদাহরণস্বরূপ, একটি ডাবল তারের লুপে, 720 o ঘোরানো হলে পুঁতিটি তার আসল অবস্থানে ফিরে আসবে। এই ধরনের কণার অর্ধ-পূর্ণসংখ্যার স্পিন ½ থাকে। বিভিন্ন কোণ থেকে দেখা হলে একটি কণা কেমন দেখায় সে সম্পর্কে স্পিন আমাদের তথ্য দেয়। উদাহরণস্বরূপ, স্পিন ʼʼ0ʼʼ সহ একটি কণা একটি বিন্দুর অনুরূপ: এটি সব দিক থেকে একই রকম দেখায়। স্পিন ʼ1ʼʼ এর সাথে একটি তীরের সাথে তুলনা করা যেতে পারে: এটি বিভিন্ন দিক থেকে ভিন্ন দেখায় এবং 360° ঘোরার সময় একই চেহারা নেয়। ʼʼ2ʼʼ এর স্পিন সহ একটি কণাকে উভয় পাশে তীক্ষ্ণ তীরের সাথে তুলনা করা যেতে পারে: এর যেকোনো অবস্থান অর্ধেক বাঁক (180°) দিয়ে পুনরাবৃত্তি করা হয়। পূর্ণ ঘূর্ণনের আরও ছোট ভগ্নাংশের মধ্য দিয়ে ঘোরার সময় উচ্চতর স্পিনযুক্ত কণাগুলি তাদের আসল অবস্থায় ফিরে আসে।
অর্ধ-পূর্ণসংখ্যা স্পিনযুক্ত কণাকে ফার্মিয়ন বলা হয়, এবং পূর্ণসংখ্যা স্পিনযুক্ত কণাকে বোসন বলা হয়। সম্প্রতি অবধি, এটি বিশ্বাস করা হয়েছিল যে বোসন এবং ফার্মিয়নগুলিই একমাত্র সম্ভাব্য প্রকারের অভেদযোগ্য কণা। প্রকৃতপক্ষে, ফার্মিয়ন এবং বোসন মাত্র দুটি চরম ক্ষেত্রের সাথে অনেকগুলি মধ্যবর্তী সম্ভাবনা রয়েছে। এই শ্রেণীর কণাকে বলা হয় অ্যানিয়ন।
পদার্থের কণাগুলি পাওলি বর্জন নীতি মেনে চলে, 1923 সালে অস্ট্রিয়ান পদার্থবিদ ওল্ফগ্যাং পাওলি আবিষ্কার করেছিলেন। পাউলি নীতি বলে: অর্ধ-পূর্ণসংখ্যা স্পিন সহ দুটি অভিন্ন কণার একটি সিস্টেমে, একই কোয়ান্টাম অবস্থায় একটির বেশি কণা থাকতে পারে না। পূর্ণসংখ্যা স্পিন সহ কণার জন্য কোন সীমাবদ্ধতা নেই। এর মানে হল যে দুটি অভিন্ন কণার অনিশ্চয়তা নীতি দ্বারা নির্দিষ্ট নির্ভুলতার সাথে একই স্থানাঙ্ক এবং বেগ থাকতে পারে না। যদি পদার্থের কণাগুলির খুব কাছাকাছি স্থানাঙ্কের মান থাকে, তাহলে তাদের বেগ অবশ্যই আলাদা হতে হবে, এবং তাই, তারা এই স্থানাঙ্কগুলির সাথে দীর্ঘ সময়ের জন্য বিন্দুতে থাকতে পারে না।
কোয়ান্টাম মেকানিক্সে ধারণা করা হয় যে কণার মধ্যে সমস্ত বল এবং মিথস্ক্রিয়া 0,1,2 এর সমান পূর্ণসংখ্যা স্পিন সহ কণা দ্বারা বহন করা হয়। এটি নিম্নরূপ ঘটে: উদাহরণস্বরূপ, পদার্থের একটি কণা এমন একটি কণা নির্গত করে যা মিথস্ক্রিয়া বাহক (উদাহরণস্বরূপ, একটি ফোটন)। রিকোয়েলের ফলে কণার গতি পরিবর্তিত হয়। এর পরে, বাহক কণাটি পদার্থের অন্য একটি কণার উপর "উড়ে যায়" এবং এটি দ্বারা শোষিত হয়। এই সংঘর্ষ দ্বিতীয় কণার গতি পরিবর্তন করে, যেন একটি বল পদার্থের এই দুটি কণার মধ্যে কাজ করছে। পদার্থের কণার মধ্যে বাহক কণা বিনিময় করাকে ভার্চুয়াল বলা হয় কারণ, বাস্তবের বিপরীতে, তারা একটি কণা আবিষ্কারক ব্যবহার করে নিবন্ধিত হতে পারে না। যাইহোক, তারা বিদ্যমান কারণ তারা একটি প্রভাব তৈরি করে যা পরিমাপ করা যায়।
বাহক কণাগুলিকে 4 প্রকারে শ্রেণীবদ্ধ করা যেতে পারে যা তারা বহন করে এবং কোন কণার সাথে তারা ইন্টারঅ্যাক্ট করে এবং কোন কণার সাথে তারা ইন্টারঅ্যাক্ট করে তার উপর ভিত্তি করে:
1) মহাকর্ষীয় বল.প্রতিটি কণা প্রভাবাধীন মহাকর্ষীয় বল, যার মান কণার ভর এবং শক্তির উপর নির্ভর করে। এই দুর্বল বল. মাধ্যাকর্ষণ শক্তি কাজ করে লম্বা দুরত্বএবং সবসময় আকর্ষণ শক্তি. সুতরাং, উদাহরণস্বরূপ, মহাকর্ষীয় মিথস্ক্রিয়া গ্রহগুলিকে তাদের কক্ষপথে এবং আমাদের পৃথিবীতে রাখে।
মহাকর্ষীয় ক্ষেত্রের কোয়ান্টাম যান্ত্রিক পদ্ধতিতে, এটি বিশ্বাস করা হয় যে পদার্থের কণাগুলির মধ্যে যে বল ক্রিয়া করে তা স্পিন ʼ2ʼʼ সহ একটি কণা দ্বারা বহন করা হয়, যা সাধারণত একটি মহাকর্ষ বলা হয়। মহাকর্ষের নিজস্ব ভর নেই এবং তাই এটি যে বল বহন করে তা দীর্ঘ-সীমার। সূর্য এবং পৃথিবীর মধ্যে মহাকর্ষীয় মিথস্ক্রিয়া ব্যাখ্যা করা হয়েছে যে সূর্য এবং পৃথিবী গঠিত কণাগুলি মহাকর্ষ বিনিময় করে। এই ভার্চুয়াল কণা বিনিময় প্রভাব পরিমাপযোগ্য কারণ এই প্রভাব- সূর্যের চারপাশে পৃথিবীর আবর্তন।
2) পরবর্তী ভিউমিথস্ক্রিয়া তৈরি হয় ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক ফোর্স, যা বৈদ্যুতিক চার্জযুক্ত কণার মধ্যে কাজ করে। ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক মিথস্ক্রিয়া মহাকর্ষীয় বলের চেয়ে অনেক বেশি শক্তিশালী: দুটি ইলেকট্রনের মধ্যে যে তড়িৎ চৌম্বকীয় বল কাজ করে তা মহাকর্ষীয় বলের চেয়ে প্রায় 10 40 গুণ বেশি। ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক মিথস্ক্রিয়া স্থিতিশীল পরমাণু এবং অণুর অস্তিত্ব নির্ধারণ করে (ইলেকট্রন এবং প্রোটনের মধ্যে মিথস্ক্রিয়া)। ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক মিথস্ক্রিয়া এর বাহক হল ফোটন।
3) দুর্বল মিথস্ক্রিয়া. এটি তেজস্ক্রিয়তার জন্য দায়ী এবং স্পিন ½ সহ একটি পদার্থের সমস্ত কণার মধ্যে বিদ্যমান। দুর্বল মিথস্ক্রিয়া আমাদের সূর্যের দীর্ঘ এবং এমনকি জ্বলন নিশ্চিত করে, যা পৃথিবীর সমস্ত জৈবিক প্রক্রিয়ার জন্য শক্তি সরবরাহ করে। দুর্বল মিথস্ক্রিয়াটির বাহক তিনটি কণা - W ± এবং Z 0 বোসন। Οʜᴎ শুধুমাত্র 1983ᴦ সালে খোলা হয়েছিল। দুর্বল মিথস্ক্রিয়া ব্যাসার্ধ অত্যন্ত ছোট, এবং তাই এর বাহকদের অবশ্যই বড় ভর থাকতে হবে। অনিশ্চয়তার নীতি অনুসারে, এত বড় ভরের কণার জীবনকাল অত্যন্ত সংক্ষিপ্ত হওয়া উচিত - 10 -26 সেকেন্ড।
4) শক্তিশালী মিথস্ক্রিয়াএকটি মিথস্ক্রিয়া প্রতিনিধিত্ব করে যা প্রোটন এবং নিউট্রনের ভিতরে কোয়ার্ক এবং পারমাণবিক নিউক্লিয়াসের ভিতরে প্রোটন এবং নিউট্রন ধারণ করে। শক্তিশালী মিথস্ক্রিয়াটির বাহককে ʼʼ1ʼʼ এর স্পিন সহ একটি কণা হিসাবে বিবেচনা করা হয়, যাকে সাধারণত গ্লুওন বলা হয়। গ্লুয়ন শুধুমাত্র কোয়ার্ক এবং অন্যান্য গ্লুয়নের সাথে যোগাযোগ করে। কোয়ার্ক, গ্লুয়নকে ধন্যবাদ, জোড়া বা ত্রিপলে আবদ্ধ। শক্তিশালী মিথস্ক্রিয়া উচ্চ শক্তিতে দুর্বল হয়ে পড়ে এবং কোয়ার্ক এবং গ্লুনগুলি মুক্ত কণার মতো আচরণ করতে শুরু করে। এই সম্পত্তিকে বলা হয় অ্যাসিম্পটোটিক স্বাধীনতা। শক্তিশালী এক্সিলারেটরগুলিতে পরীক্ষা-নিরীক্ষার ফলস্বরূপ, উচ্চ-শক্তির প্রোটন এবং অ্যান্টিপ্রোটনগুলির সংঘর্ষের ফলে উত্পাদিত মুক্ত কোয়ার্কগুলির ট্র্যাকের (চিহ্ন) ফটোগ্রাফগুলি প্রাপ্ত হয়েছিল। শক্তিশালী মিথস্ক্রিয়া পারমাণবিক নিউক্লিয়াসের আপেক্ষিক স্থিতিশীলতা এবং অস্তিত্ব নিশ্চিত করে। শক্তিশালী এবং দুর্বল মিথস্ক্রিয়াগুলি মাইক্রোওয়ার্ল্ড প্রক্রিয়াগুলির বৈশিষ্ট্য যা কণাগুলির আন্তঃরূপান্তর ঘটায়।
শক্তিশালী এবং দুর্বল মিথস্ক্রিয়াতেজস্ক্রিয়তা অধ্যয়ন এবং পরমাণুর বোমাবর্ষণের ফলাফল বোঝার জন্য শুধুমাত্র 20 শতকের প্রথম তৃতীয়াংশে মানুষের কাছে পরিচিত হয়েছিল বিভিন্ন উপাদানα-কণা। α কণা প্রোটন এবং নিউট্রন উভয়ই ছিটকে দেয়। যুক্তির উদ্দেশ্য পদার্থবিদদের এই বিশ্বাসের দিকে পরিচালিত করেছিল যে প্রোটন এবং নিউট্রন পরমাণুর নিউক্লিয়াসে বসে, একে অপরের সাথে শক্তভাবে আবদ্ধ। শক্তিশালী মিথস্ক্রিয়া আছে। অন্যদিকে, তেজস্ক্রিয় পদার্থ α-, β- এবং γ-রশ্মি নির্গত করে। যখন 1934 সালে ফার্মি প্রথম তত্ত্বটি তৈরি করেছিলেন যা পরীক্ষামূলক ডেটার জন্য যথেষ্ট পর্যাপ্ত ছিল, তখন তাকে অনুমান করতে হয়েছিল মিথস্ক্রিয়াগুলির পরমাণুর নিউক্লিয়াসে উপস্থিতি যা তীব্রতায় নগণ্য ছিল, যাকে দুর্বল বলা হয়।
এখন ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক, দুর্বল এবং শক্তিশালী মিথস্ক্রিয়াগুলিকে একত্রিত করার চেষ্টা করা হচ্ছে, যাতে ফলাফলটি তথাকথিত হয় গ্র্যান্ড একীকরণ তত্ত্ব. এই তত্ত্ব আমাদের অস্তিত্বের উপর আলোকপাত করে। এটা সম্ভব যে আমাদের অস্তিত্ব প্রোটন গঠনের একটি ফলাফল। মহাবিশ্বের শুরুর এই ছবিটি সবচেয়ে স্বাভাবিক বলে মনে হয়। পৃথিবীর পদার্থ প্রধানত প্রোটন নিয়ে গঠিত, কিন্তু এতে অ্যান্টিপ্রোটন বা অ্যান্টিনিউট্রন নেই। মহাজাগতিক রশ্মি নিয়ে পরীক্ষায় দেখা গেছে যে আমাদের গ্যালাক্সির সমস্ত বস্তুর জন্য একই কথা সত্য।
শক্তিশালী, দুর্বল, ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক এবং মহাকর্ষীয় মিথস্ক্রিয়াগুলির বৈশিষ্ট্যগুলি টেবিলে দেওয়া হয়েছে।
সারণীতে নির্দেশিত প্রতিটি মিথস্ক্রিয়াটির তীব্রতার ক্রম 1 হিসাবে নেওয়া শক্তিশালী মিথস্ক্রিয়াটির তীব্রতার সাপেক্ষে নির্ধারিত হয়।
এখন সবচেয়ে পরিচিত প্রাথমিক কণাগুলির একটি শ্রেণীবিভাগ দেওয়া যাক।
ফটোন। এর বাকি ভর এবং বৈদ্যুতিক চার্জ 0 এর সমান। ফোটনের একটি পূর্ণসংখ্যা স্পিন রয়েছে এবং এটি একটি বোসন।
লেপটন। এই শ্রেণীর কণা শক্তিশালী মিথস্ক্রিয়ায় অংশগ্রহণ করে না, তবে ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক, দুর্বল এবং রয়েছে মহাকর্ষীয় মিথস্ক্রিয়া. লেপটনের অর্ধ-পূর্ণসংখ্যার স্পিন থাকে এবং ফার্মিয়ন হিসাবে শ্রেণীবদ্ধ করা হয়। এই গোষ্ঠীতে অন্তর্ভুক্ত প্রাথমিক কণাগুলিকে লেপটন চার্জ নামে একটি নির্দিষ্ট বৈশিষ্ট্য দেওয়া হয়। লেপটন চার্জ, বৈদ্যুতিক চার্জের বিপরীতে, কোনও মিথস্ক্রিয়ার উত্স নয়; এর ভূমিকা এখনও পুরোপুরি স্পষ্ট করা হয়নি। লেপটনের জন্য লেপটন চার্জের মান হল L=1, অ্যান্টিলেপটনের জন্য L=-1, অন্যান্য সমস্ত প্রাথমিক কণা L=0।
মেসনস। এগুলি অস্থির কণা যা শক্তিশালী মিথস্ক্রিয়া দ্বারা চিহ্নিত করা হয়। "মেসনস" নামের অর্থ "মধ্যবর্তী" এবং এর কারণ হল যে প্রাথমিকভাবে আবিষ্কৃত মেসনগুলির ভর একটি ইলেক্ট্রনের চেয়ে বেশি, কিন্তু একটি প্রোটনের চেয়ে কম। আজ, মেসনগুলি পরিচিত যাদের ভর প্রোটনের ভরের চেয়ে বেশি। সমস্ত মেসনের পূর্ণসংখ্যা স্পিন থাকে এবং তাই বোসন।
বারিয়নস এই শ্রেণীতে অর্ধ-পূর্ণসংখ্যা স্পিন (ফার্মিয়ন) সহ ভারী প্রাথমিক কণার একটি গ্রুপ এবং একটি ভর প্রোটনের ভরের চেয়ে কম নয়। একমাত্র স্থিতিশীল ব্যারিয়ন হল প্রোটন; নিউট্রন শুধুমাত্র নিউক্লিয়াসের ভিতরে স্থিতিশীল। Baryons 4 ধরনের মিথস্ক্রিয়া দ্বারা চিহ্নিত করা হয়. কোনো পারমাণবিক প্রতিক্রিয়াএবং মিথস্ক্রিয়া, তাদের মোট সংখ্যা অপরিবর্তিত থাকে।
কোয়ান্টাম মেকানিক্সের মৌলিক নীতি। - ধারণা এবং প্রকার। "কোয়ান্টাম মেকানিক্সের বেসিক প্রিন্সিপলস" বিভাগের শ্রেণীবিভাগ এবং বৈশিষ্ট্য। 2017, 2018।
রাশিয়ান ফেডারেশনের শিক্ষা মন্ত্রণালয়
মস্কো স্টেট ইনস্টিটিউট অফ রেডিও ইঞ্জিনিয়ারিং, ইলেকট্রনিক্স অ্যান্ড অটোমেশন (টেকনিক্যাল ইউনিভার্সিটি)
A.A. বারজিন, ভিজি মোরোজোভ
কোয়ান্টাম মেকানিক্সের মৌলিক বিষয়
টিউটোরিয়াল
মস্কো - 2004
ভূমিকা
কোয়ান্টাম মেকানিক্স একশ বছর আগে আবির্ভূত হয়েছিল এবং 1930 সালের দিকে একটি সুসংগত ভৌত তত্ত্বে রূপ নেয়। বর্তমানে, এটি আমাদের চারপাশের বিশ্ব সম্পর্কে আমাদের জ্ঞানের ভিত্তি হিসাবে বিবেচিত হয়। বেশ দীর্ঘ সময় ধরে, কোয়ান্টাম মেকানিক্সের প্রয়োগ সমস্যায় সীমাবদ্ধ ছিল পারমাণবিক শক্তি (বেশিরভাগ সামরিক)। তবে 1948 সালে ট্রানজিস্টর আবিষ্কৃত হওয়ার পর
সেমিকন্ডাক্টর ইলেকট্রনিক্সের প্রধান উপাদানগুলির মধ্যে একটি, এবং 1950 এর দশকের শেষের দিকে, একটি লেজার তৈরি করা হয়েছিল - একটি কোয়ান্টাম লাইট জেনারেটর, এটি স্পষ্ট হয়ে ওঠে যে কোয়ান্টাম পদার্থবিজ্ঞানের আবিষ্কারগুলির প্রচুর ব্যবহারিক সম্ভাবনা রয়েছে এবং এই বিজ্ঞানের সাথে গুরুতর পরিচিতি শুধুমাত্র পেশাদার পদার্থবিদদের জন্যই প্রয়োজনীয় নয়। , কিন্তু অন্যান্য বিশেষত্বের প্রতিনিধিদের জন্য - রসায়নবিদ, প্রকৌশলী এবং এমনকি জীববিজ্ঞানী।
যেহেতু কোয়ান্টাম মেকানিক্স ক্রমবর্ধমানভাবে কেবল মৌলিক নয়, বৈশিষ্ট্যগুলিও অর্জন করতে শুরু করেছে ফলিত বিজ্ঞান, অ-শারীরিক বিশেষত্বের শিক্ষার্থীদের কাছে এর মূল বিষয়গুলি শেখানোর ক্ষেত্রে সমস্যা দেখা দিয়েছে। সাধারণ পদার্থবিদ্যার একটি কোর্সে ছাত্র প্রথমে কিছু কোয়ান্টাম ধারণার সাথে পরিচিত হয়, কিন্তু, একটি নিয়ম হিসাবে, এই পরিচিতি এলোমেলো তথ্য এবং তাদের ব্যাপক সরলীকৃত ব্যাখ্যা ছাড়া আর কিছুই সীমাবদ্ধ নয়। অন্যদিকে, সম্পূর্ণ কোর্সকোয়ান্টাম মেকানিক্স, যা বিশ্ববিদ্যালয়ের পদার্থবিদ্যা বিভাগে পড়া হয়, তাদের জন্য স্পষ্টতই অপ্রয়োজনীয়, যারা প্রকৃতির গোপনীয়তা প্রকাশে নয়, প্রযুক্তিগত এবং অন্যান্য ব্যবহারিক সমস্যা সমাধানের জন্য তাদের জ্ঞান প্রয়োগ করতে চায়। কোয়ান্টাম মেকানিক্সের একটি কোর্সকে "অভিযোজিত" করার অসুবিধা অনেক আগে থেকেই লক্ষ্য করা গিয়েছিল এবং "ট্রানজিশনাল" কোর্স তৈরি করার অনেক প্রচেষ্টা সত্ত্বেও, প্রয়োগযোগ্য বিশেষত্বের শিক্ষার্থীদের শেখানোর জন্য এটি এখনও পুরোপুরি কাটিয়ে উঠতে পারেনি। বাস্তবিক দরখাস্তগুলোকোয়ান্টাম আইন এটি কোয়ান্টাম মেকানিক্সের নিজস্ব বৈশিষ্ট্যের কারণে। প্রথমত, কোয়ান্টাম মেকানিক্স বোঝার জন্য, শিক্ষার্থীর ধ্রুপদী পদার্থবিদ্যার পুঙ্খানুপুঙ্খ জ্ঞান প্রয়োজন: নিউটনিয়ান মেকানিক্স, ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিজমের শাস্ত্রীয় তত্ত্ব, আপেক্ষিকতার বিশেষ তত্ত্ব, আলোকবিদ্যা ইত্যাদি। দ্বিতীয়ত, কোয়ান্টাম মেকানিক্সের জন্য সঠিক বর্ণনাঅণুজগতের ঘটনাকে স্বচ্ছতা বলি দিতে হবে। শাস্ত্রীয় পদার্থবিদ্যা কমবেশি চাক্ষুষ ধারণা নিয়ে কাজ করে; পরীক্ষার সাথে তাদের সংযোগ তুলনামূলকভাবে সহজ। কোয়ান্টাম মেকানিক্সে পরিস্থিতি ভিন্ন। L.D দ্বারা উল্লিখিত হিসাবে ল্যান্ডউ, যিনি কোয়ান্টাম মেকানিক্স তৈরিতে গুরুত্বপূর্ণ অবদান রেখেছিলেন, "এটি বোঝা দরকার যে আমরা আর কী কল্পনা করতে পারি না।" সাধারণত, কোয়ান্টাম মেকানিক্স অধ্যয়নের অসুবিধাগুলি সাধারণত এর বরং বিমূর্ত গাণিতিক যন্ত্রপাতি দ্বারা ব্যাখ্যা করা হয়, ধারণা এবং আইনের স্বচ্ছতা হারানোর কারণে এর ব্যবহার অনিবার্য। প্রকৃতপক্ষে, কোয়ান্টাম যান্ত্রিক সমস্যাগুলি কীভাবে সমাধান করতে হয় তা শিখতে, আপনাকে ডিফারেনশিয়াল সমীকরণগুলি জানতে হবে এবং পরিচালনায় বেশ সাবলীল হতে হবে। জটিল সংখ্যা, এবং আরও অনেক কিছু করতে সক্ষম হবেন। এই সব, যাইহোক, একটি আধুনিক প্রযুক্তি বিশ্ববিদ্যালয়ে একজন ছাত্রের গাণিতিক প্রশিক্ষণের বাইরে যায় না। কোয়ান্টাম মেকানিক্সের আসল অসুবিধা শুধুমাত্র গণিতের সাথে সম্পর্কিত নয়, এমনকি অনেক কিছু। আসল বিষয়টি হল যে কোনও ভৌত তত্ত্বের মতো কোয়ান্টাম মেকানিক্সের উপসংহারগুলিকে অবশ্যই ভবিষ্যদ্বাণী করতে হবে এবং ব্যাখ্যা করতে হবে। বাস্তব পরীক্ষা, অতএব, আপনাকে পরিমাপযোগ্য শারীরিক পরিমাণ এবং পর্যবেক্ষণযোগ্য ঘটনাগুলির সাথে বিমূর্ত গাণিতিক গঠনগুলিকে সংযুক্ত করতে শিখতে হবে। এই দক্ষতা প্রতিটি ব্যক্তির দ্বারা পৃথকভাবে বিকশিত হয়, প্রধানত স্বাধীনভাবে সমস্যাগুলি সমাধান করে এবং ফলাফলগুলি বোঝার মাধ্যমে। নিউটন আরও উল্লেখ করেছেন: "বিজ্ঞানের গবেষণায়, উদাহরণগুলি প্রায়শই নিয়মের চেয়ে বেশি গুরুত্বপূর্ণ।" কোয়ান্টাম মেকানিক্সের ক্ষেত্রে, এই শব্দগুলিতে প্রচুর পরিমাণে সত্য রয়েছে।
পাঠকদের জন্য দেওয়া ম্যানুয়ালটি MIREA-তে "পদার্থবিদ্যা 4" কোর্সের বহু বছরের শিক্ষার উপর ভিত্তি করে তৈরি করা হয়েছে, যা কোয়ান্টাম মেকানিক্সের মৌলিক বিষয়গুলির জন্য, ইলেকট্রনিক্স এবং RTS অনুষদের সমস্ত বিশেষত্বের ছাত্রদের এবং অনুষদের সেই বিশেষত্বগুলির ছাত্রদের জন্য উত্সর্গীকৃত। সাইবারনেটিক্সের, যেখানে পদার্থবিদ্যা অন্যতম প্রধান একাডেমিক শৃঙ্খলা. ম্যানুয়ালটির বিষয়বস্তু এবং উপাদানের উপস্থাপনা বেশ কয়েকটি উদ্দেশ্যমূলক এবং বিষয়গত পরিস্থিতি দ্বারা নির্ধারিত হয়। প্রথমত, এটি বিবেচনায় নেওয়া দরকার যে "পদার্থবিদ্যা 4" কোর্সটি একটি সেমিস্টারের জন্য ডিজাইন করা হয়েছে। অতএব, আধুনিক কোয়ান্টাম মেকানিক্সের সমস্ত বিভাগ থেকে, যেগুলি সরাসরি ইলেকট্রনিক্স এবং কোয়ান্টাম অপটিক্সের সাথে সম্পর্কিত - কোয়ান্টাম মেকানিক্সের প্রয়োগের সবচেয়ে প্রতিশ্রুতিশীল ক্ষেত্রগুলি - নির্বাচন করা হয়েছে৷ যাইহোক, সাধারণ পদার্থবিদ্যা এবং প্রয়োগকৃত প্রযুক্তিগত শাখার কোর্সগুলির বিপরীতে, আমরা এই বিভাগগুলিকে একক এবং পর্যাপ্ত পরিমাণে উপস্থাপন করার চেষ্টা করেছি আধুনিক পদ্ধতিএটা আয়ত্ত করার জন্য ছাত্রদের ক্ষমতা বিবেচনা করে। ম্যানুয়ালটির পরিমাণ বক্তৃতা এবং ব্যবহারিক অনুশীলনের বিষয়বস্তুকে ছাড়িয়ে গেছে, যেহেতু "পদার্থবিদ্যা 4" কোর্সটি শিক্ষার্থীদের সম্পূর্ণ করতে হবে কোর্সওয়ার্কবা স্বতন্ত্র অ্যাসাইনমেন্ট যা প্রয়োজন নিজ পাঠপ্রশ্ন বক্তৃতা পরিকল্পনা অন্তর্ভুক্ত নয়. কোয়ান্টাম মেকানিক্সের পাঠ্যপুস্তকে এই বিষয়গুলির উপস্থাপনা, যা বিশ্ববিদ্যালয়ের পদার্থবিদ্যা বিভাগের শিক্ষার্থীদের লক্ষ্য করে, প্রায়শই একটি প্রযুক্তিগত বিশ্ববিদ্যালয়ের একজন শিক্ষার্থীর প্রস্তুতির মাত্রা ছাড়িয়ে যায়। সুতরাং, এই ম্যানুয়ালটি কোর্সওয়ার্ক এবং পৃথক অ্যাসাইনমেন্টের জন্য উপাদানের উত্স হিসাবে ব্যবহার করা যেতে পারে।
ম্যানুয়াল একটি গুরুত্বপূর্ণ অংশ ব্যায়াম হয়. তাদের মধ্যে কিছু সরাসরি পাঠ্যে দেওয়া হয়েছে, বাকিগুলি প্রতিটি অনুচ্ছেদের শেষে স্থাপন করা হয়েছে। অনেক ব্যায়াম পাঠকের জন্য নির্দেশাবলী অন্তর্ভুক্ত. উপরে উল্লিখিত কোয়ান্টাম মেকানিক্সের ধারণা এবং পদ্ধতিগুলির "অস্বাভাবিকতা" এর সাথে, অনুশীলনগুলি সম্পাদন করা সম্পূর্ণরূপে বিবেচনা করা উচিত প্রয়োজনীয় উপাদানকোর্স অধ্যয়নরত.
1. কোয়ান্টাম তত্ত্বের ভৌত উৎপত্তি
1.1. ধ্রুপদী পদার্থবিদ্যার বিরোধিতা করে এমন ঘটনা
চলো আমরা শুরু করি সংক্ষিপ্তএমন ঘটনা যা শাস্ত্রীয় পদার্থবিদ্যা ব্যাখ্যা করতে পারেনি এবং যা শেষ পর্যন্ত কোয়ান্টাম তত্ত্বের উদ্ভবের দিকে পরিচালিত করে।
একটি কালো শরীরের ভারসাম্য বিকিরণ বর্ণালী.পদার্থবিদ্যা যে মনে রাখবেন
একটি ব্ল্যাক বডি (প্রায়শই একটি "পরম ব্ল্যাক বডি" বলা হয়) এমন একটি দেহ যা এটিতে যে কোনও ফ্রিকোয়েন্সি ঘটনার ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক বিকিরণ সম্পূর্ণরূপে শোষণ করে।
পরম কালো শরীর, অবশ্যই, একটি আদর্শ মডেল, কিন্তু এটি সঙ্গে উপলব্ধি করা যেতে পারে উচ্চ নির্ভুলতাএকটি সাধারণ ডিভাইস ব্যবহার করে
একটি ছোট গর্ত সহ একটি বদ্ধ গহ্বর, যার ভিতরের দেয়ালগুলি এমন একটি পদার্থ দিয়ে আচ্ছাদিত যা ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক বিকিরণ ভালভাবে শোষণ করে, উদাহরণস্বরূপ, কালি (চিত্র 1.1 দেখুন)। যদি দেয়ালের তাপমাত্রা T ধ্রুবক বজায় রাখা হয়, তাহলে অবশেষে দেয়ালের পদার্থের মধ্যে তাপীয় ভারসাম্য প্রতিষ্ঠিত হবে।
ভাত। 1.1। এবং গহ্বরে ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক বিকিরণ। একটি সমস্যা যা সক্রিয়ভাবে পদার্থবিদদের দ্বারা আলোচনা করা হয়েছিল XIX এর শেষের দিকেশতাব্দী, এই ছিল: কিভাবে ভারসাম্য বিকিরণ শক্তি বিতরণ করা হয়
ভাত। 1.2।
ফ্রিকোয়েন্সি? পরিমাণগতভাবে, এই বন্টনটি বর্ণালী বিকিরণ শক্তি ঘনত্ব u ω দ্বারা বর্ণনা করা হয়। প্রোডাক্টু ω dω হল ω থেকে ω +dω রেঞ্জের ফ্রিকোয়েন্সি সহ প্রতি ইউনিট আয়তনের তড়িৎ চৌম্বকীয় তরঙ্গের শক্তি। চিত্রে দেখানো গহ্বরের খোলা থেকে বিকিরণ বর্ণালী বিশ্লেষণ করে বর্ণালী শক্তির ঘনত্ব পরিমাপ করা যেতে পারে। 1.1। দুটি তাপমাত্রা মানের জন্য u ω এর পরীক্ষামূলক নির্ভরতা চিত্রে দেখানো হয়েছে। 1.2। ক্রমবর্ধমান তাপমাত্রার সাথে, সর্বাধিক বক্ররেখা উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সির দিকে সরে যায় এবং যথেষ্ট উচ্চ তাপমাত্রায়, ফ্রিকোয়েন্সি ω m চোখের দৃশ্যমান বিকিরণ অঞ্চলে পৌঁছাতে পারে। শরীর উজ্জ্বল হতে শুরু করবে, এবং তাপমাত্রা আরও বৃদ্ধির সাথে, শরীরের রঙ লাল থেকে বেগুনিতে পরিবর্তিত হবে।
এ পর্যন্ত আমরা পরীক্ষামূলক তথ্য সম্পর্কে কথা বলেছি। ব্ল্যাক বডি রেডিয়েশনের বর্ণালীতে আগ্রহ এই কারণে হয়েছিল যে u ω ফাংশনটি ধ্রুপদী পরিসংখ্যানগত পদার্থবিদ্যার পদ্ধতিগুলি ব্যবহার করে সঠিকভাবে গণনা করা যেতে পারে এবং ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক তত্ত্বম্যাক্সওয়েল। ধ্রুপদী পরিসংখ্যানগত পদার্থবিদ্যা অনুসারে, তাপীয় ভারসাম্যে যে কোনও সিস্টেমের শক্তি স্বাধীনতার সমস্ত ডিগ্রির উপর সমানভাবে বিতরণ করা হয় (বোল্টজম্যানের উপপাদ্য)। বিকিরণ ক্ষেত্রের স্বাধীনতার প্রতিটি স্বাধীন ডিগ্রী একটি নির্দিষ্ট মেরুকরণ এবং ফ্রিকোয়েন্সি সহ একটি ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক তরঙ্গ। বোল্টজম্যানের উপপাদ্য অনুসারে, T তাপমাত্রায় তাপীয় ভারসাম্যে এই জাতীয় তরঙ্গের গড় শক্তি k B T এর সমান, যেখানে k B = 1। 38· 10− 23 J/ K হল বোল্টজম্যানের ধ্রুবক। এই জন্য
যেখানে c হল আলোর গতি। সুতরাং, ভারসাম্য বর্ণালী বিকিরণ ঘনত্বের জন্য শাস্ত্রীয় অভিব্যক্তির ফর্ম আছে
u ω= | k B T ω2 | |||
π2 c3 |
||||
এই সূত্রটি বিখ্যাত Rayleigh-Jeans সূত্র। শাস্ত্রীয় পদার্থবিজ্ঞানে এটি সঠিক এবং একই সময়ে, অযৌক্তিক। প্রকৃতপক্ষে, এটি অনুসারে, যে কোনও তাপমাত্রায় তাপীয় ভারসাম্যে নির্বিচারে উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সির তড়িৎ চৌম্বকীয় তরঙ্গ থাকে (যেমন অতিবেগুনি রশ্মির বিকিরণ, এক্স-রে এবং এমনকি গামা বিকিরণ, যা মানুষের জন্য প্রাণঘাতী), এবং বিকিরণের ফ্রিকোয়েন্সি যত বেশি হবে, তত বেশি শক্তির জন্য দায়ী। ভারসাম্য বিকিরণ এবং পরীক্ষা-নিরীক্ষার শাস্ত্রীয় তত্ত্বের মধ্যে সুস্পষ্ট দ্বন্দ্ব শারীরিক সাহিত্যে একটি আবেগময় নাম পেয়েছে - অতিবেগুনী
বিপর্যয় আসুন আমরা লক্ষ করি যে বিখ্যাত ইংরেজ পদার্থবিজ্ঞানী লর্ড কেলভিন 19 শতকে পদার্থবিজ্ঞানের বিকাশের সংক্ষিপ্তসারে ভারসাম্য তাপ বিকিরণ সমস্যাটিকে প্রধান অমীমাংসিত সমস্যাগুলির মধ্যে একটি বলে অভিহিত করেছেন।
ছবির প্রভাব। শাস্ত্রীয় পদার্থবিজ্ঞানের আরেকটি "দুর্বল পয়েন্ট" হল ফটোইলেক্ট্রিক প্রভাব - আলোর প্রভাবে পদার্থ থেকে ইলেকট্রন ছিটকে যাওয়া। এটি সম্পূর্ণরূপে বোধগম্য নয় যে ইলেকট্রনের গতিশক্তি আলোর তীব্রতার উপর নির্ভর করে না, যা বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের প্রশস্ততার বর্গক্ষেত্রের সমানুপাতিক।
ভি হালকা তরঙ্গ এবং পদার্থের গড় শক্তি প্রবাহ ঘটনার সমান। অন্যদিকে, নির্গত ইলেকট্রনের শক্তি আলোর কম্পাঙ্কের উপর উল্লেখযোগ্যভাবে নির্ভর করে এবং ক্রমবর্ধমান কম্পাঙ্কের সাথে রৈখিকভাবে বৃদ্ধি পায়। এটা ব্যাখ্যা করাও অসম্ভব
ভি ক্লাসিক্যাল ইলেক্ট্রোডাইনামিকসের কাঠামোর মধ্যে, যেহেতু ম্যাক্সওয়েলের তত্ত্ব অনুসারে একটি ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক তরঙ্গের শক্তি প্রবাহ তার ফ্রিকোয়েন্সির উপর নির্ভর করে না এবং সম্পূর্ণরূপে প্রশস্ততা দ্বারা নির্ধারিত হয়। অবশেষে, পরীক্ষায় দেখা গেছে যে প্রতিটি পদার্থের জন্য একটি তথাকথিত আছেফোটোইলেকট্রিক প্রভাবের লাল সীমানা, অর্থাৎ, সর্বনিম্ন
ফ্রিকোয়েন্সি ω মিনিট যেখানে ইলেক্ট্রন নকআউট শুরু হয়। যদি?< ω min , то свет с частотойω не выбьет ни одного электрона, независимо от интенсивности.
কম্পটন প্রভাব। আরেকটি ঘটনা যা শাস্ত্রীয় পদার্থবিজ্ঞান ব্যাখ্যা করতে পারেনি তা 1923 সালে আমেরিকান পদার্থবিদ এ. কম্পটন আবিষ্কার করেছিলেন। তিনি আবিষ্কার করেন যে যখন ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক রেডিয়েশন (এক্স-রে ফ্রিকোয়েন্সি রেঞ্জে) মুক্ত ইলেকট্রন দ্বারা বিক্ষিপ্ত হয়, তখন বিক্ষিপ্ত বিকিরণের কম্পাঙ্ক ঘটনা বিকিরণের কম্পাঙ্কের চেয়ে কম হয়। এই পরীক্ষামূলক ঘটনাটি ধ্রুপদী ইলেক্ট্রোডাইনামিকসের বিরোধিতা করে, যা অনুসারে ঘটনা এবং বিক্ষিপ্ত বিকিরণের ফ্রিকোয়েন্সি অবশ্যই সমান হতে হবে। এটি যাচাই করার জন্য, আপনার জটিল গণিতের প্রয়োজন নেই। চার্জযুক্ত কণা দ্বারা একটি ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক তরঙ্গ ছড়িয়ে দেওয়ার শাস্ত্রীয় প্রক্রিয়াটি স্মরণ করা যথেষ্ট। পরিকল্পনা
যুক্তি এই মত কিছু যায়. পরিবর্তনশীল বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র E(t) =E 0 sinωt |
|||||
ঘটনা তরঙ্গ প্রতিটি ইলেকট্রনের উপর F (t) =−eE (t) বল দিয়ে কাজ করে, যেখানে −e - |
|||||
(আমাকে | |||||
ইলেকট্রন চার্জ | ইলেকট্রন a(t) =F(t)/m e ত্বরণ অর্জন করে |
||||
ইলেক্ট্রন), যা সময়ের সাথে সাথে একই কম্পাঙ্কের সাথে পরিবর্তিত হয় ω ঘটনা তরঙ্গের ক্ষেত্রের মতো। ক্লাসিক্যাল ইলেক্ট্রোডাইনামিকস অনুসারে, ত্বরণের সাথে চলমান চার্জ ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক তরঙ্গ নির্গত করে। এটি বিক্ষিপ্ত বিকিরণ। যদি কম্পাঙ্ক ω সহ একটি সুরেলা সূত্র অনুসারে সময়ের সাথে ত্বরণ পরিবর্তিত হয়, তবে একই কম্পাঙ্কের তরঙ্গ নির্গত হয়। ঘটনা বিকিরণের ফ্রিকোয়েন্সি থেকে কম ফ্রিকোয়েন্সি সহ বিক্ষিপ্ত তরঙ্গের উপস্থিতি স্পষ্টভাবে ধ্রুপদী ইলেক্ট্রোডাইনামিকসের বিরোধিতা করে।
পারমাণবিক স্থিতিশীলতা. 1912 সালে সবকিছুর জন্য খুব গুরুত্বপূর্ণ কিছু ঘটেছিল। সামনের অগ্রগতি প্রাকৃতিক বিজ্ঞানঘটনা - পরমাণুর গঠন স্পষ্ট করা হয়েছিল। ইংরেজ পদার্থবিজ্ঞানী ই. রাদারফোর্ড, পদার্থে আলফা কণার বিক্ষিপ্তকরণের উপর পরীক্ষা-নিরীক্ষা চালিয়ে প্রতিষ্ঠিত করেন যে ধনাত্মক চার্জ এবং পরমাণুর প্রায় সমগ্র ভর 10−12 - 10-13 সেমি ক্রমের মাত্রা সহ নিউক্লিয়াসে কেন্দ্রীভূত হয়। নিউক্লিয়াসের মাত্রা পরমাণুর নিজের মাত্রার তুলনায় (প্রায় 10−8 সেমি) নগণ্য বলে প্রমাণিত হয়েছে। তার পরীক্ষার ফলাফল ব্যাখ্যা করার জন্য, রাদারফোর্ড অনুমান করেছিলেন যে পরমাণু একইভাবে গঠন করা হয়েছে সৌর জগৎ: হালকা ইলেকট্রনগুলি একটি বিশাল নিউক্লিয়াসের চারপাশে কক্ষপথে চলে, যেমন গ্রহগুলি সূর্যের চারদিকে ঘোরে। যে বলটি ইলেকট্রনকে তাদের কক্ষপথে ধারণ করে তা হল নিউক্লিয়াসের আকর্ষণের কুলম্ব বল। প্রথম নজরে, এই ধরনের একটি "গ্রহের মডেল" খুব মনে হয়
1 সর্বত্র প্রতীকটি একটি ধনাত্মক প্রাথমিক চার্জ = 1.602· 10− 19 C নির্দেশ করে।
আকর্ষণীয়: এটি পরিষ্কার, সহজ এবং রাদারফোর্ডের পরীক্ষামূলক ফলাফলের সাথে বেশ সামঞ্জস্যপূর্ণ। অধিকন্তু, এই মডেলের উপর ভিত্তি করে, শুধুমাত্র একটি ইলেক্ট্রন ধারণকারী হাইড্রোজেন পরমাণুর আয়নকরণ শক্তি অনুমান করা সহজ। অনুমানটি আয়নকরণ শক্তির পরীক্ষামূলক মানের সাথে ভাল চুক্তি দেয়। দুর্ভাগ্যবশত, আক্ষরিক অর্থে নেওয়া, পরমাণুর গ্রহের মডেলের একটি অপ্রীতিকর ত্রুটি রয়েছে। আসল বিষয়টি হল, শাস্ত্রীয় ইলেক্ট্রোডাইনামিকসের দৃষ্টিকোণ থেকে, এই জাতীয় পরমাণু কেবল বিদ্যমান থাকতে পারে না; তিনি অস্থির। এর কারণটি বেশ সহজ: ইলেক্ট্রন ত্বরণের সাথে তার কক্ষপথে চলে। এমনকি যদি ইলেক্ট্রনের বেগ পরিবর্তন না হয়, তবুও নিউক্লিয়াসের দিকে একটি ত্বরণ রয়েছে (স্বাভাবিক বা "কেন্দ্রীয়" ত্বরণ)। কিন্তু, উপরে উল্লিখিত হিসাবে, ত্বরণের সাথে চলমান চার্জ অবশ্যই ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক তরঙ্গ নির্গত করবে। এই তরঙ্গগুলি শক্তি বহন করে, তাই ইলেক্ট্রনের শক্তি হ্রাস পায়। এর কক্ষপথের ব্যাসার্ধ হ্রাস পায় এবং অবশেষে ইলেকট্রনকে নিউক্লিয়াসের উপর পড়তে হবে। সহজ হিসাব, যা আমরা উপস্থাপন করব না, দেখাব যে কক্ষপথে একটি ইলেক্ট্রনের বৈশিষ্ট্য "জীবনকাল" প্রায় 10−8 সেকেন্ড। সুতরাং, শাস্ত্রীয় পদার্থবিদ্যা পরমাণুর স্থায়িত্ব ব্যাখ্যা করতে অক্ষম।
উপরের উদাহরণগুলি 19 এবং 20 শতকের শুরুতে ধ্রুপদী পদার্থবিদ্যার সম্মুখীন হওয়া সমস্ত অসুবিধাগুলিকে শেষ করে না। আমরা অন্যান্য ঘটনা বিবেচনা করব যেখানে এর উপসংহার পরীক্ষণের বিরোধিতা করে, যখন কোয়ান্টাম মেকানিক্সের যন্ত্রপাতি তৈরি হয় এবং আমরা অবিলম্বে সঠিক ব্যাখ্যা দিতে পারি। ধীরে ধীরে তত্ত্ব এবং পরীক্ষামূলক তথ্যের মধ্যে দ্বন্দ্ব জমা হওয়ার ফলে এই উপলব্ধি হয় যে ক্লাসিক্যাল পদার্থবিজ্ঞানের সাথে "সবকিছু ঠিকঠাক নয়" এবং সম্পূর্ণ নতুন ধারণার প্রয়োজন।
1.2। অসিলেটর শক্তির পরিমাণ নির্ধারণ সম্পর্কে প্ল্যাঙ্কের অনুমান
ডিসেম্বর 2000 কোয়ান্টাম তত্ত্বের শতবর্ষ চিহ্নিত করেছে। এই তারিখটি ম্যাক্স প্ল্যাঙ্কের কাজের সাথে যুক্ত, যেখানে তিনি ভারসাম্য তাপ বিকিরণ সমস্যার সমাধানের প্রস্তাব করেছিলেন। সরলতার জন্য, প্ল্যাঙ্ক গহ্বরের দেয়ালের পদার্থের মডেল হিসাবে বেছে নিয়েছিলেন (চিত্র 1.1 দেখুন।) চার্জযুক্ত অসিলেটরের একটি সিস্টেম, অর্থাৎ, ভারসাম্য অবস্থানের চারপাশে সুরেলা দোলন সম্পাদন করতে সক্ষম কণা। যদি ω অসিলেটরের প্রাকৃতিক ফ্রিকোয়েন্সি হয়, তবে এটি একই কম্পাঙ্কের তড়িৎ চৌম্বকীয় তরঙ্গ নির্গত ও শোষণ করতে সক্ষম। ডুমুর মধ্যে গহ্বর দেয়াল যাক. 1.1। সমস্ত সম্ভাব্য প্রাকৃতিক ফ্রিকোয়েন্সি সহ অসিলেটর ধারণ করে। তারপর, প্রতিষ্ঠার পর তাপীয় ভারসাম্য, ফ্রিকোয়েন্সি ω সহ ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক তরঙ্গ প্রতি গড় শক্তি দোলনের একই প্রাকৃতিক ফ্রিকোয়েন্সি সহ অসিলেটর E ω এর গড় শক্তির সমান হতে হবে। 5 পৃষ্ঠায় দেওয়া যুক্তিটি স্মরণ করে, আসুন আমরা নিম্নোক্ত আকারে ভারসাম্য বর্ণালী বিকিরণ ঘনত্ব লিখি:
1 ল্যাটিন ভাষায়, "কোয়ান্টাম" শব্দের আক্ষরিক অর্থ "অংশ" বা "টুকরো"।
পরিবর্তে, শক্তি কোয়ান্টাম অসিলেটরের ফ্রিকোয়েন্সির সমানুপাতিক:
কিছু লোক চক্রীয় কম্পাঙ্কের পরিবর্তে ব্যবহার করতে পছন্দ করে ω তথাকথিত লিনিয়ার ফ্রিকোয়েন্সি ν =ω/ 2π, যা প্রতি সেকেন্ডে দোলনের সংখ্যার সমান। তারপর শক্তি কোয়ান্টামের জন্য এক্সপ্রেশন (1.6) আকারে লেখা যেতে পারে
ε = h ν। |
h = 2π 6, 626176· 10− 34 J·s মানটিকে Planck’s constant1ও বলা হয়।
অসিলেটর শক্তির পরিমাপকরণের অনুমানের উপর ভিত্তি করে, প্ল্যাঙ্ক ভারসাম্য বিকিরণ2 এর বর্ণালী ঘনত্বের জন্য নিম্নলিখিত অভিব্যক্তিটি পেয়েছিলেন:
π2 c3 | e ω/kB টি | − 1 | |||||
কম ফ্রিকোয়েন্সি অঞ্চলে (ω k B T), প্ল্যাঙ্কের সূত্রটি কার্যত Rayleigh-Jeans সূত্রের (1.3) সাথে মিলে যায় এবং উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সিতে (ω k B T) বর্ণালী বিকিরণ ঘনত্ব, পরীক্ষা অনুসারে, দ্রুত শূন্যে চলে যায় .
1.3. ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক ফিল্ড কোয়ান্টা সম্পর্কে আইনস্টাইনের হাইপোথিসিস
যদিও অসিলেটর শক্তির পরিমাপকরণ সম্পর্কে প্ল্যাঙ্কের অনুমান "ফিট করে না" ক্লাসিক্যাল মেকানিক্স, এটি এই অর্থে ব্যাখ্যা করা যেতে পারে যে, দৃশ্যত, পদার্থের সাথে আলোর মিথস্ক্রিয়া করার পদ্ধতিটি এমন যে বিকিরণ শক্তি শুধুমাত্র অংশে শোষিত এবং নির্গত হয়, যার মান সূত্র দ্বারা দেওয়া হয় (1.5)। 1900 সালে, পরমাণুর গঠন সম্পর্কে কার্যত কিছুই জানা ছিল না, তাই প্ল্যাঙ্কের হাইপোথিসিসটি এখনও সম্পূর্ণ প্রত্যাখ্যানের অর্থ নয়। শাস্ত্রীয় আইন. আলবার্ট আইনস্টাইন 1905 সালে আরো একটি মৌলিক অনুমান প্রকাশ করেছিলেন। আলোক বৈদ্যুতিক প্রভাবের নিয়মগুলি বিশ্লেষণ করে তিনি দেখিয়েছিলেন যে যদি আমরা একটি নির্দিষ্ট কম্পাঙ্কের আলোকে গ্রহণ করি ω শক্তি সহ পৃথক কণা (ফোটন) থাকে তবে সেগুলি স্বাভাবিকভাবেই ব্যাখ্যা করা হয়।
1 কখনও কখনও, কোন প্ল্যাঙ্ক ধ্রুবককে বোঝানো হয়েছে তা জোর দেওয়ার জন্য, এটিকে "ক্রসড আউট প্ল্যাঙ্ক ধ্রুবক" বলা হয়।
2 এখন এই অভিব্যক্তিটিকে প্লাঙ্কের সূত্র বলা হয়।
যেখানে Aout হল কাজের ফাংশন, অর্থাৎ, পদার্থ1-এ ইলেকট্রন ধারণকারী শক্তিগুলিকে অতিক্রম করার জন্য প্রয়োজনীয় শক্তি। আলোর ফ্রিকোয়েন্সির উপর ফোটোইলেক্ট্রন শক্তির নির্ভরতা, সূত্র (1.11) দ্বারা বর্ণিত, পরীক্ষামূলক নির্ভরতার সাথে চমৎকার চুক্তিতে ছিল এবং এই সূত্রের মানটি মানের (1.7) খুব কাছাকাছি ছিল। নোট করুন যে ফোটন অনুমান গ্রহণ করে, ভারসাম্য তাপীয় বিকিরণের ধরণগুলি ব্যাখ্যা করাও সম্ভব হয়েছিল। প্রকৃতপক্ষে, পদার্থ দ্বারা ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক ফিল্ড শক্তির শোষণ এবং নির্গমন কোয়ান্টায় ঘটে কারণ এই শক্তিযুক্ত পৃথক ফোটনগুলি শোষিত এবং নির্গত হয়।
1.4। ফোটন ভরবেগ
কিছু পরিমাণে ফোটনের ধারণার প্রবর্তন আলোর কর্পাসকুলার তত্ত্বকে পুনরুজ্জীবিত করেছিল। ফোটন একটি "বাস্তব" কণা যে কম্পটন প্রভাব বিশ্লেষণ দ্বারা নিশ্চিত করা হয়. ফোটন তত্ত্বের দৃষ্টিকোণ থেকে, এক্স-রেগুলির বিক্ষিপ্তকরণকে ইলেকট্রনের সাথে ফোটনের সংঘর্ষের পৃথক ক্রিয়া হিসাবে উপস্থাপন করা যেতে পারে (চিত্র 1.3 দেখুন), যেখানে শক্তি এবং ভরবেগ সংরক্ষণের নিয়মগুলি অবশ্যই সন্তুষ্ট হতে হবে।
এই প্রক্রিয়ায় শক্তি সংরক্ষণের আইনের রূপ রয়েছে
আলোর গতির সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ, তাই | ||||||||
ইলেক্ট্রন শক্তির জন্য অভিব্যক্তি প্রয়োজন | ||||||||
আপেক্ষিক আকারে নিন, যেমন | ||||||||
Eel = me c2, | ই এল = | |||||||
m e 2c 4+ p 2c 2 | ||||||||
যেখানে p হল একটি ফোটনের সাথে সংঘর্ষের পর ইলেকট্রন ভরবেগের মাত্রা, am | ||||||||
ইলেকট্রন কম্পটন প্রভাবে শক্তি সংরক্ষণের আইনটি এইরকম দেখায়: |
||||||||
ω + me c2 = ω+ | ||||||||
m e 2c 4+ p 2c 2 | ||||||||
যাইহোক, এটা অবিলম্বে এখান থেকে স্পষ্ট যে ω< ω ; это наблюдается и в эксперименте. Чтобы записать закон сохранения импульса в эффекте Комптона, необходимо найти выражение для импульса фотона. Это можно сделать на основе следующих простых рассуждений. Фотон всегда движется со скоростью светаc , но, как известно из теории относительности, частица, движущаяся со скоростью света, должна
শূন্য ভর আছে সুতরাং, আপেক্ষিক জন্য সাধারণ অভিব্যক্তি থেকে
শক্তি E =m 2 c 4 +p 2 c 2 এটি অনুসরণ করে যে ফোটনের শক্তি এবং ভরবেগ E =pc সম্পর্ক দ্বারা সম্পর্কিত। সূত্র স্মরণ (1.10), আমরা প্রাপ্ত
এখন কম্পটন প্রভাবে ভরবেগ সংরক্ষণের আইন হিসাবে লেখা যেতে পারে
সমীকরণ (1.12) এবং (1.18) সিস্টেমের সমাধান, যা আমরা পাঠকের কাছে ছেড়ে দিই (ব্যায়াম 1.2 দেখুন।), বিক্ষিপ্ত বিকিরণ ∆λ = λ − λ এর তরঙ্গদৈর্ঘ্য পরিবর্তন করার জন্য নিম্নলিখিত সূত্রের দিকে নিয়ে যায়:
কণার কম্পটন তরঙ্গদৈর্ঘ্য বলা হয় (ভর m) যেখানে বিকিরণ ছড়িয়ে পড়ে। যদি m =m e = 0.911· 10− 30 kg ইলেকট্রনের ভর হয়, তাহলে λ C = 0.0243· 10− 10 m। কম্পটন দ্বারা পরিচালিত ∆λ পরিমাপের ফলাফল এবং তারপরে অন্যান্য অনেক পরীক্ষার্থীর সাথে সম্পূর্ণ সামঞ্জস্যপূর্ণ। সূত্রের ভবিষ্যদ্বাণী (1.19) , এবং প্ল্যাঙ্কের ধ্রুবকের মান, যা অভিব্যক্তিতে অন্তর্ভুক্ত (1.20), ভারসাম্য তাপীয় বিকিরণ এবং আলোক বৈদ্যুতিক প্রভাবের পরীক্ষা থেকে প্রাপ্ত মানগুলির সাথে মিলে যায়।
আলোর ফোটন তত্ত্বের আবির্ভাব এবং বেশ কিছু ঘটনা ব্যাখ্যা করার ক্ষেত্রে তার সাফল্যের পর এক অদ্ভুত পরিস্থিতির সৃষ্টি হয়। আসলে, আসুন প্রশ্নের উত্তর দেওয়ার চেষ্টা করি: আলো কী? একদিকে, ফটোইলেক্ট্রিক প্রভাব এবং কম্পটন প্রভাবে এটি কণার একটি প্রবাহ হিসাবে আচরণ করে - ফোটন, কিন্তু, অন্যদিকে, হস্তক্ষেপ এবং বিচ্ছুরণের ঘটনাগুলি অবিরতভাবে দেখায় যে আলো ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক তরঙ্গ। "ম্যাক্রোস্কোপিক" অভিজ্ঞতার উপর ভিত্তি করে, আমরা জানি যে একটি কণা হল একটি বস্তু যার সসীম মাত্রা রয়েছে এবং একটি নির্দিষ্ট ট্র্যাজেক্টোরি বরাবর চলে এবং একটি তরঙ্গ স্থানের একটি অঞ্চলকে পূর্ণ করে, অর্থাৎ এটি একটি অবিচ্ছিন্ন বস্তু। একই শারীরিক বাস্তবতা - ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক বিকিরণ - এই দুটি পারস্পরিক একচেটিয়া দৃষ্টিকোণকে কীভাবে একত্রিত করা যায়? আলোর জন্য তরঙ্গ-কণা প্যারাডক্স (বা, যেমন দার্শনিকরা বলতে পছন্দ করেন, তরঙ্গ-কণা দ্বৈত) শুধুমাত্র কোয়ান্টাম মেকানিক্সে ব্যাখ্যা করা হয়েছিল। আমরা এই বিজ্ঞানের মূল বিষয়গুলির সাথে পরিচিত হওয়ার পরে এটিতে ফিরে যাব।
1 স্মরণ করুন যে তরঙ্গ ভেক্টরের মডুলাসকে তরঙ্গ সংখ্যা বলা হয়।
অনুশীলন
1.1. আইনস্টাইনের সূত্র (1.11) ব্যবহার করে লালের অস্তিত্ব ব্যাখ্যা করপদার্থের সীমানা। ωমিন ছবির প্রভাবের জন্য। প্রকাশ করাωমিন ইলেক্ট্রন কাজের ফাংশনের মাধ্যমে
1.2. কম্পটন প্রভাবে বিকিরণ তরঙ্গদৈর্ঘ্যের পরিবর্তনের জন্য অভিব্যক্তি (1.19) আহরণ করুন।
ইঙ্গিত: সমতা (1.14) কে c দ্বারা ভাগ করে এবং তরঙ্গ সংখ্যা এবং কম্পাঙ্কের মধ্যে সম্পর্ক ব্যবহার করে (k =ω/c), আমরা লিখি
p2 + m2 e c2 = (k−k) + me c.
উভয় পক্ষের squaring পরে, আমরা পেতে
যেখানে ϑ হল চিত্রে দেখানো বিক্ষিপ্ত কোণ। 1.3। (1.21) এবং (1.22) এর ডানদিকের দিকগুলিকে সমান করে, আমরা সমতায় পৌঁছেছি
me c(k − k) = kk(1 −cos ϑ)।
এই সমতাকে 2π দ্বারা গুণ করতে হবে, m e ckk দ্বারা ভাগ করতে হবে এবং তরঙ্গ সংখ্যা থেকে তরঙ্গদৈর্ঘ্যে (2π/k =λ) যেতে হবে।
2. পারমাণবিক শক্তির পরিমাপ। মাইক্রোকণার তরঙ্গ বৈশিষ্ট্য
2.1. বোহরের পারমাণবিক তত্ত্ব
কোয়ান্টাম মেকানিক্স এর গবেষণায় সরাসরি এগিয়ে যাওয়ার আগে আধুনিক ফর্ম, আমরা সংক্ষেপে পারমাণবিক কাঠামোর সমস্যায় প্ল্যাঙ্কের পরিমাপকরণের ধারণাটি প্রয়োগ করার প্রথম প্রচেষ্টা নিয়ে আলোচনা করব। আমরা 1913 সালে নিলস বোর দ্বারা প্রস্তাবিত পরমাণুর তত্ত্ব সম্পর্কে কথা বলব। বোহর নিজের জন্য যে মূল লক্ষ্য নির্ধারণ করেছিলেন তা ছিল হাইড্রোজেন পরমাণুর নির্গমন বর্ণালীতে আশ্চর্যজনকভাবে সহজ প্যাটার্ন ব্যাখ্যা করা, যা 1908 সালে রিটজ তথাকথিত সংমিশ্রণ নীতির আকারে তৈরি করেছিলেন। এই নীতি অনুসারে, হাইড্রোজেনের বর্ণালীতে সমস্ত রেখার ফ্রিকোয়েন্সি নির্দিষ্ট পরিমাণের পার্থক্য হিসাবে উপস্থাপন করা যেতে পারে T (n) ("পদ"), যার ক্রমটি পূর্ণসংখ্যার পরিপ্রেক্ষিতে প্রকাশ করা হয়।
