পরমানুর গঠন

"উত্তর: ঘ
উত্তর: ঘ. ফ্লেমিং ও ওয়ালটন
ঐতিহাসিকভাবে সঠিক বা অধিক নির্ভুল উত্তর: গ. ওয়েলটন ও ককক্রফট — অর্থাৎ আর্নেস্ট ওয়ালটন ও জন ককক্রফট
◈ সঠিক উত্তর: জন ককক্রফট (John Cockcroft) ও আর্নেস্ট ওয়ালটন (Ernest Walton)
✦ অতিরিক্ত বিস্তারিত ব্যাখ্যা:
❖ ১৯৩২ সালে John Cockcroft ও Ernest Walton তাঁদের কৃত্রিমভাবে ত্বরিত proton দিয়ে lithium nucleus-এ আঘাত করে সেটিকে দুটি alpha particle-এ বিভক্ত করেন। Nobel Prize-এর সরকারি ইতিহাসেও তাঁদেরই ১৯৩২ সালের এই কাজকে artificially accelerated particles দ্বারা nuclear transmutation-এর অগ্রণী কাজ হিসেবে স্বীকৃতি দেওয়া হয়েছে।
➤ বিক্রিয়াটি সহজভাবে:
⁷Li + ¹H → ⁴He + ⁴He
❖ এই সাফল্যের জন্য Cockcroft ও Walton ১৯৫১ সালে পদার্থবিজ্ঞানে নোবেল পুরস্কার পান।
❖ আরও একটি ঐতিহাসিক সূক্ষ্মতা হলো—Ernest Rutherford ১৯১৯ সালেই alpha particle দিয়ে nitrogen-কে oxygen-এ রূপান্তর করে প্রথম কৃত্রিম nuclear transmutation ঘটিয়েছিলেন। তবে Cockcroft–Walton-এর কাজটি ছিল কৃত্রিমভাবে ত্বরিত কণা ব্যবহার করে সফল nuclear disintegration।
✦ মূল ব্যাখ্যার তথ্য-সংশোধনী:
❖ পরমাণুকে কৃত্রিম উপায়ে প্রথম ভাগ বা ভাঙন (Split) করার কৃতিত্ব মূলত বিজ্ঞানী জন ককক্রফট (John Cockcroft) এবং আর্নেস্ট ওয়ালটন (Ernest Walton)-এর। তারা তাদের তৈরি করা কৃত্রিম কণা ত্বরক (Particle Accelerator) ব্যবহার করে ১৯৩২ সালে প্রথম সম্পূর্ণ নিয়ন্ত্রিত উপায়ে পরমাণু ভেঙে দেখান। [1, 2, 3]
তবে বিজ্ঞানের ইতিহাসে পরমাণু ভাঙন বা রূপান্তরের প্রক্রিয়াটি কয়েকটি ধাপে সম্পন্ন হয়েছে, যাতে বেশ কয়েকজন শীর্ষস্থানীয় বিজ্ঞানী যুক্ত ছিলেন। বিস্তারিত বিবরণ নিচে দেওয়া হলো:"

উত্তর: ক
◈ সঠিক উত্তর: তিনটি — প্রচলিত পাঠ্যবই অনুযায়ী ইলেকট্রন, প্রোটন ও নিউট্রন
✦ বিস্তারিত ব্যাখ্যা:
❖ স্কুল-কলেজের প্রচলিত atomic model অনুযায়ী পরমাণুর তিন প্রধান subatomic constituent হলো—
➤ ইলেকট্রন (e⁻): ঋণাত্মক চার্জযুক্ত।
➤ প্রোটন (p⁺): ধনাত্মক চার্জযুক্ত।
➤ নিউট্রন (n⁰): বৈদ্যুতিকভাবে নিরপেক্ষ।
❖ Proton ও neutron নিউক্লিয়াসে থাকে এবং electron নিউক্লিয়াসের বাইরে quantum orbital-এ অবস্থান করে।
❖ তবে “পরমাণুতে মোট কণিকার ধরন তিনটিই”—এটি শিক্ষামূলক সরলীকরণ। আধুনিক particle physics-এ proton ও neutron নিজেরাই quark ও gluon দ্বারা গঠিত composite particle; electron elementary।
◉ অন্য অপশনগুলোর বিশ্লেষণ:
❖ ক. তিনটি ⇒ প্রচলিত atomic structure অনুযায়ী সঠিক।
❖ খ. চারটি ⇒ পাঠ্যবইয়ের primary constituent গণনায় নয়।
❖ গ. পাঁচটি ⇒ নয়।
❖ ঘ. ছয়টি ⇒ নয়।

উত্তর: ঘ
◈ সঠিক উত্তর: অতি ক্ষুদ্র কণা
✦ বিস্তারিত ব্যাখ্যা:
❖ Electron একটি subatomic elementary particle এবং lepton পরিবারের সদস্য। এর বৈদ্যুতিক charge −e এবং mass proton-এর ভরের প্রায় ১/১৮৩৬।
❖ একটি electron-এর ভর প্রায় 9.109 × 10⁻³¹ kg; তাই পরমাণুর মোট ভরের তুলনায় electron-এর mass contribution খুবই কম।
➤ Electron nucleus-এর চারদিকে নির্দিষ্ট classical পথ ধরে ঘোরে—আধুনিক quantum mechanics-এ এমনভাবে বলা হয় না; বরং electron orbital বা probability distribution দ্বারা বর্ণিত হয়।
◉ অন্য অপশনগুলোর বিশ্লেষণ:
❖ ক. কণা ⇒ অত্যন্ত সাধারণ বর্ণনা; বিশেষত্ব প্রকাশ করে না।
❖ খ. ক্ষুদ্র কণা ⇒ সাধারণ অর্থে সত্য হলেও পরীক্ষার নির্দিষ্ট উত্তর নয়।
❖ গ. সাধারণ কণা ⇒ বৈজ্ঞানিক শ্রেণি নয়।
❖ ঘ. অতি ক্ষুদ্র কণা ⇒ বইয়ের প্রত্যাশিত উত্তর।

উত্তর: খ
◈ সঠিক উত্তর: ওজন আছে, আয়তন আছে
✦ বিস্তারিত ব্যাখ্যা:
❖ বইয়ের ভাষায় atom/atomic particle-এর ওজন ও আয়তন আছে। বৈজ্ঞানিকভাবে “ওজন” এর পরিবর্তে ভর (mass) বলা অধিক নির্ভুল, কারণ weight gravitational field-এর ওপর নির্ভরশীল।
❖ একটি atom-এর mass থাকে এবং electron cloud-এর বিস্তৃতির কারণে একটি characteristic spatial size-ও থাকে। সাধারণ atomic radius প্রায় 10⁻¹⁰ m মাত্রার।
❖ Nuclear radius আরও ছোট—প্রায় 10⁻¹⁵ m মাত্রার। Rutherford-এর scattering analysis-ও দেখায় atom-এর mass ও positive charge খুব ক্ষুদ্র nucleus-এ কেন্দ্রীভূত।
◉ অন্য অপশনগুলোর বিশ্লেষণ:
❖ ক. আয়তন নেই, ওজন আছে ⇒ atom spatial extent দখল করে; তাই ভুল।
❖ খ. ওজন আছে, আয়তন আছে ⇒ পরীক্ষাভিত্তিক সঠিক।
❖ গ. আয়তন আছে, ওজন নেই ⇒ mass শূন্য নয়।
❖ ঘ. আয়তন নেই, ওজন নেই ⇒ উভয় বক্তব্যই ভুল।

উত্তর: খ
◈ সঠিক উত্তর: নিউট্রন ও প্রোটন
✦ বিস্তারিত ব্যাখ্যা:
❖ সাধারণ atomic nucleus proton ও neutron, সম্মিলিতভাবে nucleon, দিয়ে গঠিত। Nobel Prize-এর ইতিহাসে ১৯৩২ সালে Chadwick-এর neutron আবিষ্কারের পর proton–neutron nuclear picture সুপ্রতিষ্ঠিত হয়।
➤ Proton → +e charge
➤ Neutron → 0 charge
➤ Electron → nucleus-এর বাইরে orbital-এ।
❖ ব্যতিক্রম: সাধারণ hydrogen isotope ¹H বা protium-এর nucleus-এ শুধু ১ proton থাকে; neutron নেই।
◉ অন্য অপশনগুলোর বিশ্লেষণ:
❖ ক. ইলেকট্রন ও প্রোটন ⇒ electron nucleus-এর স্থায়ী constituent নয়।
❖ খ. নিউট্রন ও প্রোটন ⇒ সাধারণ nucleus-এর সঠিক constituent।
❖ গ. নিউট্রন ও পজিট্রন ⇒ positron nucleus-এর স্থায়ী constituent নয়।
❖ ঘ. ইলেকট্রন ও পজিট্রন ⇒ কোনোটিই সাধারণ nucleus-এর স্থায়ী constituent নয়।

উত্তর: ক
◈ সঠিক উত্তর: ইলেকট্রন
✦ বিস্তারিত ব্যাখ্যা:
❖ প্রদত্ত অপশনগুলোর মধ্যে electron-এর mass সবচেয়ে কম।
➤ Electron ≈ 0.00055 u
➤ Proton ≈ 1.0073 u
➤ Neutron ≈ 1.0087 u।
❖ তাই proton প্রায় electron-এর ১৮৩৬ গুণ ভারী এবং neutron সামান্য proton-এর চেয়েও ভারী।
◉ অন্য অপশনগুলোর বিশ্লেষণ:
❖ ক. ইলেকট্রন ⇒ সঠিক।
❖ খ. প্রোটন ⇒ electron-এর তুলনায় অনেক ভারী।
❖ গ. নিউট্রন ⇒ proton-এর কাছাকাছি mass; electron-এর চেয়ে অনেক ভারী।
❖ ঘ. নিউক্লিয়াস ⇒ proton ও neutron-এর সমষ্টি; আরও ভারী।

উত্তর: গ
বইয়ের উত্তর/পরীক্ষার উত্তর: গ. ১.৬০৬ × ১০⁻¹⁹ কুলম্ব
বর্তমান নির্ভুল মান: ১.৬০২১৭৬৬৩৪ × ১০⁻¹⁹ কুলম্ব; electron-এর ক্ষেত্রে চিহ্ন ঋণাত্মক।
✦ বিস্তারিত ব্যাখ্যা:
❖ SI-তে elementary charge e = 1.602176634 × 10⁻¹⁹ C, এবং ২০১৯ সালের SI পুনঃসংজ্ঞার পর মানটি exact। Electron-এর charge = −e।
✦ তথ্য-সংশোধনী:
❖ ✦ ইলেকট্রন একটি ঋণাত্মক আধানযুক্ত মৌলিক কণা।
✦ ইলেকট্রনের আধান = −1.602176634 × 10⁻¹⁹ C (সঠিক সংজ্ঞায়িত মান)।
✦ প্রোটনের আধান = +1.602176634 × 10⁻¹⁹ C।
✦ ইলেকট্রনের আপেক্ষিক আধান = −1 এবং প্রোটনের আপেক্ষিক আধান = +1।
✦ ইলেকট্রনের স্থির ভর ≈ 9.11 × 10⁻³¹ কেজি।
✦ আবিষ্কারক: জে. জে. থমসন (১৮৯৭ সাল)।
✦ আধান পরিমাপ: রবার্ট মিলিকান অয়েল-ড্রপ পরীক্ষার মাধ্যমে মৌলিক আধানের মান নির্ণয় করেন।
পরীক্ষার জন্য মনে রাখুন:
ইলেকট্রনের আধান = −1.6 × 10⁻¹⁹ C
প্রোটনের আধান = +1.6 × 10⁻¹⁹ C
নিউট্রনের আধান = 0 C

উত্তর: খ
ব্যাখ্যা: ১৯১৯ সালে বিজ্ঞানী রাদারফোর্ড প্রোটন আবিষ্কার করেন। প্রোটন পরমাণুর নিউক্লিয়াসে অবস্থান করে। প্রোটনে ধনাত্মক আধান থাকে। প্রোটনের চার্জের পরিমাণ হলো ১.৬০ × ১০⁻¹⁹ কুলম্ব। প্রোটনের ভর প্রায় হাইড্রোজেনের সমান।
◈ সঠিক উত্তর: পজেটিভ চার্জ আছে
✦ অতিরিক্ত বিস্তারিত ব্যাখ্যা:
❖ Proton-এর charge +1.602176634 × 10⁻¹⁹ C। একটি nucleus-এ proton-এর সংখ্যাই মৌলের atomic number Z নির্ধারণ করে।
❖ Rutherford ১৯১৯ সালে nitrogen-কে alpha particle দিয়ে bombard করে hydrogen nucleus/proton নির্গত হওয়ার প্রমাণ দেখান। Nobel particle-history-তেও ১৯১৯ সালে তাঁর free proton demonstration উল্লেখ আছে।
✦ মূল ব্যাখ্যার তথ্য-সংশোধনী:
❖ Proton-এর modern charge value +1.602176634 × 10⁻¹⁹ C, বইয়ের 1.60×10⁻¹⁹ হলো rounded value।
❖ Rutherford-এর ১৯১৯ সালের কাজ proton শনাক্তকরণের প্রধান milestone; “proton” নামটি তিনি পরবর্তী সময়ে ব্যবহার করেন।
◉ অন্য অপশনগুলোর বিশ্লেষণ:
❖ ক ⇒ ভুল; positive charge আছে।
❖ খ ⇒ সঠিক।
❖ গ ⇒ proton একই সঙ্গে positive ও negative নয়।
❖ ঘ ⇒ ভুল।

উত্তর: গ
◈ সঠিক উত্তর: হাইড্রোজেন — বিশেষভাবে প্রোটিয়াম (¹H)
✦ বিস্তারিত ব্যাখ্যা:
❖ সাধারণ hydrogen-এর সবচেয়ে প্রচুর isotope protium (¹H)-এর nucleus-এ—
➤ Proton = 1
➤ Neutron = 0
❖ কিন্তু hydrogen-এর সব isotope neutron-শূন্য নয়: deuterium-এ ১ neutron এবং tritium-এ ২ neutron। RSC hydrogen isotope সম্পর্কে এই পার্থক্য স্পষ্ট করে।
✦ তথ্য-সংশোধনী:
❖ প্রশ্নে “হাইড্রোজেন” সাধারণভাবে লেখা হলেও বৈজ্ঞানিকভাবে “protium বা ¹H” বলা অধিক নির্ভুল।
◉ অন্য অপশনগুলোর বিশ্লেষণ:
❖ ক. লিথিয়াম ⇒ স্থিতিশীল isotopes-এ neutron থাকে।
❖ খ. অক্সিজেন ⇒ ¹⁶O-তে ৮ neutron।
❖ গ. হাইড্রোজেন ⇒ ¹H-এ neutron নেই; সঠিক।
❖ ঘ. হিলিয়াম ⇒ ⁴He-তে ২ neutron।

উত্তর: খ
ব্যাখ্যা: কোনো মৌলের একটি পরমাণুর নিউক্লিয়াসে উপস্থিত প্রোটনের সংখ্যাকে ঐ মৌলের পারমাণবিক সংখ্যা বলে। পারমাণবিক সংখ্যা = প্রোটন সংখ্যা = ইলেকট্রন সংখ্যা। কারণ মৌলের প্রোটন ও ইলেকট্রন সমান থাকে।
◈ সঠিক উত্তর: তার পরমাণুতে প্রোটনের সংখ্যা
✦ অতিরিক্ত বিস্তারিত ব্যাখ্যা:
❖ IUPAC-এর সংজ্ঞায় Atomic number (Z) = nucleus-এর proton সংখ্যা। এটিকে proton number-ও বলা হয়।
➤ Hydrogen: Z = 1
➤ Carbon: Z = 6
➤ Oxygen: Z = 8
➤ Uranium: Z = 92
❖ একই atomic number-যুক্ত atom-গুলো একই element-এর অন্তর্ভুক্ত।
✦ মূল ব্যাখ্যার তথ্য-সংশোধনী:
❖ “পারমাণবিক সংখ্যা = প্রোটন সংখ্যা = ইলেকট্রন সংখ্যা” ⇒ শেষ সমতা শুধু neutral atom-এর জন্য। Ion-এর electron সংখ্যা পরিবর্তিত হলেও atomic number পরিবর্তিত হয় না।
◉ অন্য অপশনগুলোর বিশ্লেষণ:
❖ ক ⇒ neutron সংখ্যা isotope ভেদে বদলাতে পারে।
❖ খ ⇒ IUPAC সংজ্ঞা অনুযায়ী সঠিক।
❖ গ ⇒ proton + neutron = mass number A।
❖ ঘ ⇒ atomic number-এর সংজ্ঞা নয়।