শেষ বার্তা সময়ের শেষ বার্তা
Related Articles
সাধারণত, আমরা যেকোনো বস্তুর একটি নির্দিষ্ট আকার বা আকৃতি কল্পনা করে থাকি। পদার্থবিজ্ঞানের ছাত্রছাত্রী বা সাধারণ কৌতূহলী মানুষের মনে প্রায়শই প্রশ্ন জাগে, ইলেকট্রন নামক ক্ষুদ্রতম কণাটির আকার কি মার্বেলের মতো গোলাকার? কিন্তু কোয়ান্টাম পদার্থবিজ্ঞান এই চিরাচরিত ধারণাকে সম্পূর্ণভাবে চ্যালেঞ্জ করে। হাইজেনবার্গের অনিশ্চয়তা নীতি এবং শ্রোডিঙ্গারের তরঙ্গ ফাংশন—এই দুটি তত্ত্বের ওপর ভিত্তি করে কোয়ান্টাম জগৎ এক ভিন্ন বাস্তবতার চিত্র তুলে ধরে, যেখানে ইলেকট্রনের মতো মৌলিক কণার কোনো নির্দিষ্ট আকার কল্পনা করা বোকামি মাত্র।
কোয়ান্টাম তত্ত্ব অনুযায়ী, ইলেকট্রন কোনো চিরায়ত অর্থে গোলকাকার নয়। বরং এটি একটি ‘বিন্দু কণা’ (point-like particle), যার দৈর্ঘ্য, প্রস্থ বা উচ্চতা—কোনোটাই নেই। এর আয়তন শূন্য। আমাদের চিরায়ত জগতে গোলাকার বস্তুর যে ধারণা, যেমন—একটি মার্বেল, পানির ফোঁটা বা চাঁদ-সূর্য, তা মহাকর্ষ বল বা পৃষ্ঠটানের মতো বাহ্যিক শক্তির প্রভাবে সৃষ্টি হয়। উদাহরণস্বরূপ, তরল পদার্থের ফোঁটা পৃষ্ঠটানের কারণে সর্বনিম্ন দূরত্বে থাকতে চাওয়ার প্রবণতার ফলে গোলাকার আকার ধারণ করে। কিন্তু ইলেকট্রন বা অন্যান্য মৌলিক কণার ক্ষেত্রে এই ধরনের কোনো ব্যাখ্যা প্রযোজ্য নয়। পরমাণুর সামগ্রিক আকার প্রায়শই গোলাকার হলেও, এটি নিউক্লিয়াস এবং ইলেকট্রন মেঘের বিন্যাসের ফল, যেখানে ইলেকট্রন নিজে একটি নির্দিষ্ট আকার ধারণ করে না।
পরমাণুর কেন্দ্রে থাকে নিউক্লিয়াস, যা ধনাত্মক চার্জযুক্ত প্রোটন এবং চার্জ নিরপেক্ষ নিউট্রন কণা দ্বারা গঠিত। এই প্রোটন ও নিউট্রনগুলো সবল নিউক্লীয় বল (Strong Nuclear Force) দ্বারা পরস্পরের সঙ্গে আবদ্ধ থাকে, যা প্রোটনগুলোর পারস্পরিক বিকর্ষণকে প্রতিহত করে। এই সম্মিলিত নিউক্লিয়াসকে ঘিরে বিভিন্ন শক্তিস্তরে ঋণাত্মক চার্জযুক্ত ইলেকট্রনগুলো অবস্থান করে। মজার বিষয় হলো, ইলেকট্রন একই সাথে কণা ও তরঙ্গের বৈশিষ্ট্য প্রদর্শন করে, যাকে বলা হয় তরঙ্গ-কণা দ্বৈততা (wave-particle duality)। দ্বি-চির (Double-slit) পরীক্ষায় এর তরঙ্গধর্মের প্রমাণ মেলে। এই তরঙ্গধর্মের কারণে ইলেকট্রনের নির্দিষ্ট কোনো স্থান বা আকার নির্ধারণ করা অসম্ভব।
১৮৯৭ সালে ব্রিটিশ বিজ্ঞানী জে জে টমসন ইলেকট্রন আবিষ্কার করেন। তার গবেষণায় এটি ঋণাত্মক চার্জযুক্ত কণা হিসাবে নিশ্চিত হয় এবং এর ভর ও চার্জের অনুপাতও নির্ণীত হয়। টমসন হিসাব করে দেখান যে, ইলেকট্রনের ভর হাইড্রোজেন আয়নের ভরের প্রায় ১/১৮০০ গুণ হলেও এর চার্জের পরিমাণ হাইড্রোজেন আয়নের সমান, তবে প্রকৃতি বিপরীত। তার এই যুগান্তকারী আবিষ্কারের মাত্র তিন বছর পর ১৯০০ সালে জার্মান বিজ্ঞানী ম্যাক্স প্ল্যাঙ্ক কোয়ান্টাম তত্ত্বের ধারণা দেন, যা আধুনিক পদার্থবিজ্ঞানের ভিত্তি স্থাপন করে। পরবর্তীতে, বিজ্ঞানী আর্নেস্ট রাদারফোর্ড প্রোটন আবিষ্কার করে হাইড্রোজেন নিউক্লিয়াসকে একটি প্রোটন হিসেবে চিহ্নিত করেন।
কোয়ান্টাম বলবিদ্যা অনুযায়ী, ইলেকট্রন এবং কোয়ার্কের মতো মৌলিক কণাগুলো ‘বিন্দু কণা’ হিসেবে সংজ্ঞায়িত। এদের ভর, চার্জ এবং স্পিন থাকলেও কোনো দৃশ্যমান আয়তন বা মাত্রা নেই। আলোর কণা ফোটন এবং বলবাহী কণা গ্লুয়নের মতো কিছু কণার ভর ও চার্জ না থাকলেও স্পিন বিদ্যমান। তাই একটি বিন্দু কণাকে গোলাকার বা অন্য কোনো জ্যামিতিক আকৃতিতে কল্পনা করা fundamentally ভুল। গোলাকার হতে গেলে ব্যাস, পরিধি ও কেন্দ্র থাকতে হবে, যা বিন্দু কণার ক্ষেত্রে অনুপস্থিত।
অনেক সময় ‘ইলেকট্রন মেঘ’ (electron cloud) শব্দবন্ধটি ব্যবহৃত হয়। এটি আক্ষরিক অর্থে মেঘের মতো কোনো দৃশ্যমান বস্তু নয়, বরং এটি একটি গাণিতিক সম্ভাবনা যা নিউক্লিয়াসের চারপাশে ইলেকট্রনের সম্ভাব্য অবস্থান নির্দেশ করে। একটি ইলেকট্রন একই সাথে পুরো শক্তিস্তর জুড়ে যেকোনো স্থানে থাকার সম্ভাবনা বহন করে—এটাই হলো ইলেকট্রন মেঘের ধারণা। ব্রিটিশ তাত্ত্বিক পদার্থবিদ জিম আল-খলিলি এবং নোবেলজয়ী মার্কিন পদার্থবিদ স্টিভেন ওয়াইনবার্গ-এর মতো বিজ্ঞানীরা এই ধারণাকে সমর্থন করেন। তারা মনে করেন, মানুষের চিরায়ত জগতের অভিজ্ঞতা কোয়ান্টাম জগতের জটিলতা বুঝতে যথেষ্ট নয়। ওয়াইনবার্গ কোয়ান্টাম ক্ষেত্রতত্ত্ব (Quantum Field Theory) ব্যবহার করে দেখিয়েছেন যে, প্রতিটি কণার জন্য মহাবিশ্বজুড়ে একটি ক্ষেত্র বিদ্যমান। ইলেকট্রনের জন্যও রয়েছে ‘ইলেকট্রন ক্ষেত্র’, যার স্পন্দনের মাধ্যমে ইলেকট্রনের জন্ম হয়। তাই, ইলেকট্রনকে কোনো বস্তু বা আকৃতির সঙ্গে তুলনা করা বড্ড ভুল। ইলেকট্রন আকারহীন একটি কণা, যা আমাদের ক্লাসিক্যাল যুক্তির বাইরে এক ভিন্ন বাস্তবতায় বিদ্যমান।
