"ব্যবহারকারী:Sammay Sarkar/খসড়া/২" পাতাটির দুইটি সংশোধিত সংস্করণের মধ্যে পার্থক্য

== নিউট্রন, প্রোটন ও বন্ধন শক্তি ==
{{See also|অর্ধ-পরীক্ষালদ্ধ ভর সুত্র}}
পরমাণুর নিউক্লিয়াসের ভরের সূত্র হল:
The mass of an atomic nucleus is given by
:<math>m = Z m_{p} + N m_{n} - \frac{E_{B}}{c^{2}}</math>
যেখানে <math>m_{p}</math> এবং <math>m_{n}</math> যথাক্রমে একটি প্রোটন ও একটি নিউট্রনের ভর, <math>E_{B}</math> নিউক্লিয়াসের মোট বন্ধন শক্তি। এখানে ভর শক্তি সাম্যতা নীতি ব্যবহৃত হয়েছে। প্রোটন ও নিউট্রনের ভরের সমষ্টি থেকে বন্ধন শক্তি বিয়োগ করা হয়েছে, কারণ ওই সমষ্টি থেকে মূল নিউক্লিয়াসের ভর কম। একে বলা হয় ভর ত্রুটি। এই ভর ত্রুটি বৈশিষ্ট্যটি নিউক্লিয়াসের স্থায়িত্বের একটি পূর্বশর্ত। নিউক্লিয়াসের অভ্যন্তরে নিউক্লাইডগুলো একটি বিভব খাদে আবদ্ধ থাকে। একটি অর্ধ-পরীক্ষালদ্ধ ভর সুত্র অনুসারে, বন্ধন শক্তিটি হবে নিম্নরূপ:
where <math>m_{p}</math> and <math>m_{n}</math> are the rest mass of a proton and a neutron, respectively, and <math>E_{B}</math> is the total [[binding energy]] of the nucleus. The [[mass–energy equivalence]] is used here. The binding energy is subtracted from the sum of the proton and neutron masses because the mass of the nucleus is ''less'' than that sum. This property, called the [[mass defect]], is necessary for a stable nucleus; within a nucleus, the nuclides are trapped by a [[potential well]]. A semi-empirical mass formula states that the binding energy will take the form
:<math>E_{B} = a_{V} A - a_{S} A^{2/3} - a_{C} \frac{Z^2}{A^{1/3}} - a_{A} \frac{(A - 2Z)^{2}}{A} \pm \delta(A,Z)</math><ref name=OSUFormula>{{cite web|author1=Oregon State University|title=Nuclear Masses and Binding Energy Lesson 3|url=http://oregonstate.edu/instruct/ch374/ch418518/lecture3-1.pdf|accessdate=30 September 2015|archiveurl=https://web.archive.org/web/20150930014054/http://oregonstate.edu/instruct/ch374/ch418518/lecture3-1.pdf|archivedate=30 September 2015}}</ref>
প্রায়ই E<sub>B</sub> কে ভর সংখ্যা দিয়ে ভাগ করে প্রতি নিউক্লিয়নের বন্ধন শক্তি নির্ণয় করা হয়, এবং এর সাহায্যে একাধিক নিউক্লিয়নের মধ্যে তুলনা করা যায়। এই সূত্রের প্রতিটি রাশির তত্ত্বীয় ভিত্তি রয়েছে। <math>a_{V}</math>, <math>a_{S}</math>, <math>a_{C}</math>, <math>a_{A}</math> সহগগুলো এবং <math>\delta(A,Z)</math> এর সহগের মান পরীক্ষালদ্ধ।
The difference between the mass of a nucleus and the sum of the masses of the neutrons and protons that comprise it is known as the [[mass defect]]. E<sub>B</sub> is often divided by the mass number to obtain binding energy per nucleon for comparisons of binding energies between nuclides. Each of the terms in this formula has a theoretical basis. The coefficients <math>a_{V}</math>, <math>a_{S}</math>, <math>a_{C}</math>, <math>a_{A}</math> and a coefficient that appears in the formula for <math>\delta(A,Z)</math> are determined empirically.
 
বন্ধন শক্তির সূত্র থেকে নিউট্রন-প্রোটন অনুপাতের একটি পরিমাণগত অনুমান করা যায়। শক্তিটি {{mvar|Z}} এর চতুর্পদী সমীকরণ যা নিউট্রন-প্রোটন অনুপাত <math>N/Z \approx 1 + \frac{a_C}{2a_A} A^{2/3} </math> হলে সংকোচিত হয়ে যায়। নিউট্রন-প্রোটন অনুপাতের এই সমীকরণ থেকে জানা যায় যে স্থায়িত্বপূর্ণ নিউক্লাইডে প্রোটনের চেয়ে নিউট্রনের সংখ্যা <math>A^{2/3}</math> হারে বৃদ্ধি পায়।
The binding energy expression gives a quantitative estimate for the neutron-proton ratio. The energy is a quadratic expression in {{mvar|Z}} that is minimized when the neutron-proton ratio is <math>N/Z \approx 1 + \frac{a_C}{2a_A} A^{2/3} </math>. This equation for the neutron-proton ratio shows that in stable nuclides the number of neutrons is greater than the number of protons by a factor that scales as <math>A^{2/3}</math>.
 
[[File:Binding energy curve - common isotopes2.jpg|thumb|right|300 px|স্থায়িত্ব উপত্যকার তলদেশে অবস্থিত স্থায়ী নিউক্লাইডগুলোর নিউক্লিয়ন-প্রতি ঋণাত্বক বন্ধন শক্তির গ্রাফ। [[লোহা]]-৫৬ সবচেয়ে স্থায়ী নিউক্লাইডসমূহের মধ্যে একটি, এবং এটি স্থায়িত্ব উপত্যকার সবচেয়ে নিম্নতর অবস্থানে উপস্থিত।]]
 
স্থায়িত্ব উপত্যকার মধ্যস্থিত বিটা স্থায়িত্ব রেখায় প্রতি নিউক্লিয়নের গড় বন্ধন শক্তিকে পারমাণবিক ভর সংখ্যার ফাংশন হিসেবে প্রদর্শন করা হয়েছে ডানের চিত্রটিতে। ক্ষুদ্র ভর সংখ্যার নিউক্লিয়াস (H, He, Li) এর জন্য গড় বন্ধন শক্তি ক্ষুদ্র, তবে ভর সংখ্যা বৃদ্ধির সাথে সাথে শক্তির পরিমাণ দ্রুততর হারে বৃদ্ধি পায়। [[নিকেল]]-৬২ (২৮ p, ৩৪ n) গড় বন্ধন শক্তি সর্বোচ্চ, এবং [[লোহা]]-৫৮ (২৬ p, ৩২ n) ও লোহা-৫৬ (২৬ p, ৩০ n) দ্বিতীয় এবং তৃতীয়<ref>{{cite journal | last1 = Fewell | first1 = M. P. | year = 1995 | title = The atomic nuclide with the highest mean binding energy | journal = American Journal of Physics | volume = 63 | issue = 7| pages = 653–58 | bibcode=1995AmJPh..63..653F | doi=10.1119/1.17828}}</ref> এই নিউক্লাইডগুলো স্থায়িত্ব উপত্যকার একদম তলদেশে অবস্থিত। এই অঞ্চল থেকে পারমাণবিক ভর সংখ্যা বৃদ্ধির সাথে সাথে গড় বন্ধন শক্তি ধীরে ধীরে দুর্বল হতে থাকে।[[ইউরেনিয়াম-২৩৮]] ভারী নিউক্লাইডটি স্থায়িত্বপূর্ণ নয়, তবে ক্ষয় হয় খুব ধীরে (এর অর্ধায়ু ৪৫ কোটি বছর)।<ref name="Mackintosh"/> এর প্রতি নিউক্লিয়নের বন্ধন শক্তি তুলনামূলকভাবে সামান্য।
The figure at right shows the average binding energy per nucleon as a function of atomic mass number along the line of beta stability, that is, along the bottom of the valley of stability. For very small atomic mass number (H, He, Li), binding energy per nucleon is small, and this energy increases rapidly with atomic mass number. [[Nickel-62]] (28 protons, 34 neutrons) has the highest mean binding energy of all nuclides, while [[iron-58]] (26 protons, 32 neutrons) and [[iron-56]] (26 protons, 30 neutrons) are a close second and third.<ref>{{cite journal | last1 = Fewell | first1 = M. P. | year = 1995 | title = The atomic nuclide with the highest mean binding energy | journal = American Journal of Physics | volume = 63 | issue = 7| pages = 653–58 | bibcode=1995AmJPh..63..653F | doi=10.1119/1.17828}}</ref> These nuclides lie at the very bottom of the valley of stability. From this bottom, the average binding energy per nucleon slowly decreases with increasing atomic mass number. The heavy nuclide [[uranium-238|<sup>238</sup>U]] is not stable, but is slow to decay with a half-life of 4.5 billion years.<ref name="Mackintosh"/> It has relatively small binding energy per nucleon.
 
β<sup>−</sup> ক্ষয়ের জন্য নিউক্লীয় বিক্রিয়ার সাধারণ রূপ হল:
For β<sup>−</sup> decay, nuclear reactions have the generic form
: {{Physics particle|TL={{mvar|A}}|BL={{mvar|Z}}|X}} → {{Physics particle|TL={{mvar|A}}|BL={{math|''Z''+1}}|X&prime;}} + {{SubatomicParticle|Electron}} + {{SubatomicParticle|Electron Antineutrino}}<ref name="konya74">{{cite book |last1=Konya |first1=J. |last2=Nagy |first2=N. M. |year=2012 |title=Nuclear and Radio-chemistry |pages=74–75 |publisher=[[Elsevier]] |isbn=978-0-12-391487-3}}</ref>
যেখানে {{mvar|A}} এবং {{mvar|Z}} হল যথাক্রমে নিউক্লিয়াসটির ভর সংখ্যা ও পারমাণবিক সংখ্যা, এবং X ও X&prime; যথাক্রমে প্রারম্ভিক ও সর্বশেষ নিউক্লাইড। অন্যদিকে β<sup>+</sup> ক্ষয়ের জন্য:
|last1=Konya |first1=J.
: {{Physics particle|TL={{mvar|A}}|BL={{mvar|Z}}|X}} → {{Physics particle|TL={{mvar|A}}|BL={{math|''Z''−1}}|X&prime;}} + {{SubatomicParticle|Positron}} + {{SubatomicParticle|Electron Neutrino}}<ref name="konya74"/>
|last2=Nagy |first2=N. M.
এই বিক্রিয়াগুলো নিউট্রন থেকে প্রোটনে রূপান্তর এবং প্রোটন থেকে নিউট্রনে রূপান্তরের অনুসারী। এই বিক্রিয়াগুলো স্থায়িত্ব উপত্যকার যেকোন এক পাশে শুরু হয় এবং নিউক্লাইডটিকে উপত্যকার অধিকতর বন্ধন শক্তির অবস্থানে তথা অধিকতর স্থায়ী অবস্থানে পৌঁছে দেয়।
|year=2012
|title=Nuclear and Radio-chemistry
|pages=74–75
|publisher=[[Elsevier]]
|isbn=978-0-12-391487-3
}}</ref>
where {{mvar|A}} and {{mvar|Z}} are the [[mass number]] and [[atomic number]] of the decaying nucleus, and X and X&prime; are the initial and final nuclides, respectively. For β<sup>+</sup> decay, the generic form is
: {{Physics particle|TL={{mvar|A}}|BL={{mvar|Z}}|X}} → {{Physics particle|TL={{mvar|A}}|BL={{math|''Z''−1}}|X&prime;}} + {{SubatomicParticle|Positron}} + {{SubatomicParticle|Electron Neutrino}}<ref name="konya74"/>
These reactions correspond to the decay of a neutron to a proton, or the decay of a proton to a neutron, within the nucleus, respectively. These reactions begin on one side or the other of the valley of stability, and the directions of the reactions are to move the initial nuclides down the valley walls towards a region of greater stability, that is, toward greater binding energy.
 
[[File:Valley of Stability Parabola 2.jpg|thumb|right|300 px|১২৫ এর বেশি পারমাণবিক সংখ্যা বিশিষ্ট নিউক্লাইডের নিউক্লিয়ন-প্রতি ঋণাত্বক বন্ধন শক্তি, পারমাণবিক সংখ্যার ফাংশন হিসেবে গ্রাফে স্থাপিত। স্থায়িত্ব উপত্যকা জুড়ে বন্ধন শক্তির ধারা একটি অধিবৃত্তের আকারের পথ গঠন করে। [[টেলুরিয়াম]]-৫২ (<sub>52</sub>Te) স্থায়ী, অন্যদিকে [[এন্টিমনি]]-৫১ (<sub>51</sub>Sb) অস্থায়ী (β− ক্ষয়ের কারণে)।]]
 
ডান পাশের চিত্রটি A=125 ভরসংখ্যাবিশিষ্ট নিউক্লাইডের গড় বন্ধন শক্তি প্রদর্শন করে।<ref name="Krane">{{cite book |title=Introductory Nuclear Physics |author=K. S. Krane | year=1988 |location= New York | publisher=John Wiley and Sons}}</ref> এই ঢালের তলদেশে রয়েছে স্থিতিশীল <sub>52</sub>Te। <sub>52</sub>Te এর বাম অবস্থিত নিউক্লাইডগুলো নিউট্রন আধিক্যের জন্য অস্থিতিশীল, এবং ডানের নিউক্লাইডগুলো প্রোটন আধিক্যের জন্য। বামের নিউক্লাইডে β<sup>−</sup> ক্ষয় ঘটে, যা নিউট্রনকে প্রোটনে রূপান্তর করে, এবং নিউক্লাইডটিকে ডানদিকে অধিক স্থায়িত্বের অবস্থানে পৌঁছে দেয়। একইভাবে ডানের নিউক্লাইডগুলো β<sup>+</sup> ক্ষয়ের মাধ্যমে বামের অধিকতর স্থায়িত্বের অবস্থানে সরে আসে।
The figure at right shows the average binding energy per nucleon across the valley of stability for nuclides with atomic mass number A=125.<ref name="Krane">{{cite book |title=Introductory Nuclear Physics |author=K. S. Krane | year=1988 |location= New York | publisher=John Wiley and Sons}}</ref> At the bottom of this curve is [[Isotopes of tellurium|tellurium]] (<sub>52</sub>Te), which is stable. Nuclides to the left of <sub>52</sub>Te are unstable with an excess of neutrons, while those on the right are unstable with an excess of protons. A nuclide on the left therefore undergoes β<sup>−</sup> decay, which converts a neutron to a proton, hence shifts the nuclide to the right and toward greater stability. A nuclide on the right similarly undergoes β<sup>+</sup> decay, which shifts the nuclide to the left and toward greater stability.
 
ভারী নিউক্লাইডে আলফা ক্ষয়ের সম্ভাবনা বেশি, এবং এদের নিউক্লীয় বিক্রিয়ার সাধারণ রূপ হল:
Heavy nuclides are susceptible to α decay, and these nuclear reactions have the generic form,
: {{Physics particle|TL={{mvar|A}}|BL={{mvar|Z}}|X}} → {{Physics particle|TL={{math|''A''-4}}|BL={{math|''Z''-2}}|X&prime;}} + {{Physics particle|TL=4|BL=2|He}}
বিটা ক্ষয়ের মতই, ক্ষয়জাত উপাদান X&prime; বন্ধন শক্তি প্রবলতর এবং এটি স্থায়িত্ব উপত্যকার মধ্যভাগের নিকটবর্তী। আলফা কনাটি দুটি প্রোটন ও দুটি নিউট্রন সরিয়ে নিয়ে লঘুতর নিউক্লাইড গঠন করে। যেহেতু ভারী নিউক্লিয়াসে প্রোটনের চেয়ে বেশি সংখ্যক নিুট্রন থাকে, তাই আলফা ক্ষয়ের মাধ্যমে নিউট্রন-প্রোটন অনুপাত হ্রাস পায়।
As in β decay, the decay product X&prime; has greater binding energy and it is closer to the middle of the valley of stability. The [[Alpha particle|α particle]] carries away two neutrons and two protons, leaving a lighter nuclide. Since heavy nuclides have many more neutrons than protons, α decay increases a nuclide's neutron-proton ratio.
 
== প্রোটন ও নিউট্রন ক্ষরণ রেখা ==
৯৩৬টি

সম্পাদনা