এই কোয়ান্টাম জগৎ/গুরুতর রোগ

প্লাঙ্ক

কোয়ান্টাম বলবিজ্ঞানের যাত্রা শুরু হয়েছিল কিছু দর্শনীয় ব্যর্থতা (পরবর্তীতে যা চিরায়ত পদার্থবিজ্ঞান নামে পরিচিতি পেয়েছে) কাটিয়ে ওঠার জন্য একটি মরিয়া পদক্ষেপ হিসেবে।

১৯০০ সালে ম্যাক্স প্লাঙ্ক এমন একটি সূত্র আবিষ্কার করেন যা একটি জ্বলজ্বল করা উত্তপ্ত বস্তুর বর্ণালিকে নিখুঁতভাবে বর্ণনা করে। প্লাঙ্কের বিকিরণ সূত্রটি তার সমসাময়িক পদার্থবিজ্ঞানের সাথে অসামঞ্জস্যপূর্ণ বলে প্রমাণিত হয়। (চিরায়ত পদার্থবিজ্ঞান যদি সঠিক হতো, তবে আপনি চুলার বার্নারের দিকে তাকালে অতিবেগুনি রশ্মিতে অন্ধ হয়ে যেতেন, যা অতিবেগুনি বিপর্যয় নামে পরিচিত।) প্রথমদিকে এটি ছিল কেবল উপাত্তের সাথে মানানসই একটি রূপ, প্লাঙ্ক নিজেই যাকে "অন্তঃপাতন সূত্রের জন্য একটি আকস্মিক অনুমান" বলে অভিহিত করেছিলেন। মাত্র কয়েক সপ্তাহ পরেই জানা যায় যে, এটি তড়িৎচৌম্বকীয় বিকিরণ নির্গমনের ক্ষেত্রে শক্তির কোয়ান্টায়নকে নির্দেশ করে: বিকিরণের একটি কোয়ান্টামের শক্তি $E$ বিকিরণের কম্পাঙ্ক $\nu$-এর সমানুপাতিক, যেখানে সমানুপাতিক ধ্রুবকটি হলো প্লাঙ্কের ধ্রুবক $h$

$E=h\nu$।

অবশ্যই আমরা $\nu$-এর পরিবর্তে কৌণিক কম্পাঙ্ক $\omega =2\pi \nu$ ব্যবহার করতে পারি। হ্রাসকৃত প্লাঙ্কের ধ্রুবক $\hslash =h/2\pi$ প্রবর্তন করলে, আমরা পাই

$E=\hslash \omega$।

এই তত্ত্বটি সব তাপমাত্রায় বৈধ এবং কৃষ্ণবস্তু কর্তৃক বিকিরণ ব্যাখ্যা করতে সহায়ক।

রাদারফোর্ড

১৯১১ সালে আর্নেস্ট রাদারফোর্ড গাইগার ও মার্সডেনের পরীক্ষার ওপর ভিত্তি করে পরমাণুর একটি মডেল প্রস্তাব করেন। গাইগার ও মার্সডেন একটি পাতলা সোনার পাতে আলফা কণার একটি রশ্মি নিক্ষেপ করেছিলেন। অধিকাংশ কণা প্রত্যাশিতভাবেই পাতটি ভেদ করে চলে গিয়েছিল, কিন্তু প্রায় ৮০০০-এর মধ্যে একটি কণা এমনভাবে ফিরে এসেছিল যেন তা অনেক ভারী কোনো বস্তুর সাথে ধাক্কা খেয়েছে। রাদারফোর্ডের নিজের ভাষায়, এটি ছিল এতটা অবিশ্বাস্য যেন আপনি এক টুকরো টিস্যু পেপারের দিকে ১৫ ইঞ্চির একটি কামানের গোলা ছুড়েছেন এবং সেটি ফিরে এসে আপনাকেই আঘাত করেছে। গাইগার ও মার্সডেনের সংগ্রহ করা উপাত্ত বিশ্লেষণ করে রাদারফোর্ড এই সিদ্ধান্তে পৌঁছান যে, পারমাণবিক নিউক্লিয়াসের (যা পরমাণুর ৯৯.৯%-এরও বেশি ভর ধারণ করে) ব্যাস পুরো পরমাণুর ব্যাসের ০.০১%-এরও কম। তিনি মত দেন যে পরমাণু গোলাকার এবং গ্রহগুলো যেমন কোনো নক্ষত্রকে কেন্দ্র করে ঘোরে, পারমাণবিক ইলেকট্রনগুলোও তেমনি নিউক্লিয়াসকে কেন্দ্র করে ঘোরে। তিনি হিসাব করে দেখেন যে ইলেকট্রনের ভর একটি আলফা কণার ভরের ১/৭০০০ ভাগ। রাদারফোর্ডের পারমাণবিক মডেলটিকে নিউক্লীয় মডেলও বলা হয়।

একটি গ্রহ যেভাবে নক্ষত্রকে প্রদক্ষিণ করে, ইলেকট্রনগুলোও ঠিক সেভাবে নিউক্লিয়াসকে প্রদক্ষিণ করার ক্ষেত্রে সমস্যাটি হলো, চিরায়ত তড়িৎচৌম্বকীয় তত্ত্ব অনুসারে একটি ঘূর্ণায়মান ইলেকট্রন তার শক্তি বিকিরণ করে হারাবে এবং প্রায় ০.৫×১০^-১০ সেকেন্ডের মধ্যে সর্পিলাকারে নিউক্লিয়াসে পতিত হবে। এটি ছিল পদার্থবিজ্ঞানের ইতিহাসের সবচেয়ে বাজে পরিমাণগত ব্যর্থতা, যা হাইড্রোজেনের আয়ুষ্কালকে অন্তত চল্লিশ মাত্রা (অর্ডার অব ম্যাগনিচিউড) কম বলে ভবিষ্যদ্বাণী করেছিল! (এই সংখ্যাটি প্রোটনের আয়ুষ্কালের পরীক্ষামূলকভাবে প্রতিষ্ঠিত নিম্ন সীমার ওপর ভিত্তি করে তৈরি।)