তথ্য ব্যাংক বিজ্ঞান

► Theory of special relativity বা বিশেষ আপেক্ষিক তত্ত্বের মূল কথা “আলোর চেয়ে দ্রুতগতির কোন কিছু এ জগতে নেই। এই গতি মডার্ণ কসমোলজিক্যাল স্ট্যানডার্ড মডেল থিওরিতে বেঁধে দেওয়া রাউন্ড গতি হচ্ছে ১,৮৬,০০০ মাইল অআর ফ্রেকশন গতি হচ্ছেঃ ১,৮৬,২৮২.৩৯৭ (1,86,282.397) মাইল। CERN কর্তৃক সেপ্টেম্বর ২০১১ সালে ঘোষিত নিউট্রিনোর সেকেন্ডে গতিঃ ১ লক্ষ ৮৬ হাজার ৬০ ন্যানো সেকেন্ড। IRRSTC এর প্রস্তাবঃ ১,৮৬,০০০ মাইল-কে আইনস্টাইন স্ট্যান্ডার্ড লাইট ফোর্স (ESLF)ঘোষণা। “এই মহাবিশ্ব কোথা থেকে এলো? এটা হলো আদি প্রশ্ন। ১৩ দশমিক ৭ বিলিয়ন বছর আগে এক মহাবিস্ফোরণ ঘটেছিল, যা থেকে এই মহাবিশ্ব জন্ম নিল। কেন? কেমন করে? তার আগে কী ছিল? কেউ জানে না” (বিচি, জুন, ২০১৯, পৃঃ ৩৬-৩৭)। স্ট্যান্ডার্ড মডেল সূত্রে জানা যায় যে, বিস্ফোরণটা ঘটছিল হাইয়েস্ট এনার্জেটিক রেডিয়েশন থেকে যাতে একীভূত ছিল চার মহাবল । IRRSTC এর মতে, ডার্ক এনার্জি এবং ডার্ক ম্যাটারও উক্ত রেডিয়েশনে একীভূত ছিল। মহাবিশ্ব কী দিয়ে তৈরি? নিউটনীয় ক্ল্যাসিকাল বল বিজ্ঞানমতে বলা যায়, মহাবিশ্ব ডেমোক্রিটাস সূত্রে অ্যাটম, অ্যারিস্টটল সূত্রে মাটি, পানি, আগুন এবং বাতাস, আবের ইবনে হাইয়ান অআল অআরাবী সূত্রে পারদ এবং সালফার, ....মতে নিউক্লিয়াস,.....কোয়ার্ক এই পর্যন্ত পদার্থ বিজ্ঞানের জানা বিষয়। আইনস্টাইনের ভরশক্তি সমীকরণমতে, জমে থাকা শক্তির নাম বস্ত্ত । শুন্যে শক্তি বিরাজ করা কোয়ান্টাম তত্ত্বে নতুন কথা নয়। IRRSTC এর মতে, বিগ ব্যাং এর পর মুহুর্তে সর্বপ্রথম যে সৃষ্টি সত্বার উদ্ভব ঘটেছিল তা ছিল আলোর ভরশুন্য কোয়ান্টা ফোটন। যা হিগস ফিল্ডের শক্তির সংস্পর্শে সম্ভবতঃ ফোটন ভরপ্রাপ্ত হয়ে ভরযুক্ত হিগস বোসন কণায় পরিণত হয়েছিল। সুতরাং, সকল কিছুর মূলোৎস শক্তি অআর শক্তি যার নিত্যতার সূত্রে গ্রোথিত যার লয় নাই এবং ক্ষয় নাই। প্রত্যেক বিষয় মূলে পৌঁছে।শক্তির মূলে রয়েছে মহাশক্তি যার বৈজ্ঞানিক নাম হাইয়েস্ট এনার্জেটিক রেডিয়েশন যাতে বিগ ব্যাং পূর্ব মহাবিশ্বের প্রাণস্পন্দনরূপ ৪ মহাবল কেন্দ্রীভূত ছিল । পদার্থ বিজ্ঞানের বস্ত্তগত কাঠামোর ক্ষেত্রে শক্তির মূল হতে পারে হাইয়েস্ট এনার্জেটিক রেডিয়েশন। প্রশ্ন হচ্ছে হাইয়েস্ট এনার্জেটিক রেডিয়েশনের মূল কি? কোথায়? কিংবা কে? কেউ বলেন ঈশ্বর (গড) আবার কেউ বলেন, প্রকৃত (নেচার)। স্ট্রিং থিওরি এখনও স্বীকৃত নয় যদিও স্ট্রিংয়ের জীবন্ত প্রমাণ বিজ্ঞানীরা ইতিমধ্যে লাভ করেছে। প্রত্যক্ষ দর্শনের শর্ত স্ট্যান্ডার্ড মডেল কর্তৃক স্ট্রিংয়ের স্বী‌‌কৃতি বিলম্বিত হচ্ছে‌‌‌‌ স্ট্রিং বিজ্ঞানীদের মতে, স্ট্রিং-কে প্রত্যক্ষ করতে যে সুপার ডিজিটাল মাইক্রোস্কোপের দরকার তার মাত্রা বর্তমান বিদ্যমান মাত্রার চাইতে প্রায় দ্বিগুণ সূক্ষ্ণবিশিষ্ট। তাই এই মাত্রার মাইক্রোস্কোপের জন্য হাজার হাজার বছর অপেক্ষা করতে হতে পারে। তবে IRRSTC এর মতে,সত্যকে আনার নিউটনীয় সরল শর্ত অনুযায়ী স্ট্রিং এর বাস্তবতা স্বীকৃতির জন্য হিগস বোসন উদ্ভব প্রক্রিয়া যথেষ্ট। সেকেন্ডে ট্রিলিয়ন ট্রিলিয়ন কম্পন সৃষ্টি করে.........................অআন্ত প্রোটন সংঘর্ষে হিগস বোসন কণার কৃত্রিম উদ্ভবে সুস্পষ্ট প্রতীয়মান যে, বিভিন্ন মাত্রার কম্পন সৃষ্টি করে ইলেকট্রন, কোয়ার্ক কৃত্রিমভাবে উদ্ভব সম্ভব। তবে IRRSTC মনে করে এ ধরণের পদক্ষেপ পৃথিবী ধ্বংসের কারণ হতে পারে কারণ, বিলিয়ন বিলিয়ন প্রোটনের প্রায় অআলোর গতিতে সূর্যের কেন্দ্রের চাইতে লক্ষগুণ তাপমাত্রা উৎপন্ন করে সেকেন্ডে ট্রিলিয়ন ট্রিলিয়ন হিগস বোসন কণার কৃত্রিম উদ্ভব করতে গিয়ে CERN বিজ্ঞানীরা যেখানে পৃথিবীতে একটা মিনি কেয়ামতের অআংশা করেছিল সেখানে স্ট্রিং উদ্ভব করতে গিয়ে অআরও ক্ষতির কারণ হতে পারে। সুতরাং IRRSTC এর মতে, মহাবিশ্বের বস্ত্তগত মৌলিক কাঠামোর অন্যতম মূল ভিত্তি স্ট্রেন্জ কোয়ার্ক প্রত্যক্ষ দর্শন ব্যতিত স্ট্যান্ডার্ড মডেলে স্বীকৃত হতে পারলে স্ট্রিং না দেখে স্বীকার করে নিতে অআপত্তি থাকার কথা নয়। মৌলিক কণা কীভাবে এলো? “সেই আদি মহাবিস্ফোরণের শক্তি থেকে মৌলিক কণা এবং প্রতিকণার সৃষ্টি হলো। পদার্থ বিদ্যার (ফিজিক্স বা প্রকৃতি বিজ্ঞানের) আইন মেনে এই কণাগুলো জুটি বাঁধল, তৈরি হলো প্রোটন, নিউট্রন জাতীয় কণা। তারপর তৈরি হলো অণু, পরমাণু। এদের অবিরাম সংঘর্ষ থেকে তৈরি হলো গ্যালাক্সি, তারা, গ্রহ”(বিচি, জুন ২০১৯, পৃষ্ঠা ৩৭)। কণারা ভর পায় কোত্থেকে? “প্রশ্ন হলো কণারা ভর পায় কোত্থেকে? ধরে নেওয়া হলো, প্রকৃতিতে এমন একটা অতিরিক্ত কণা আছে, যার নিজের ভর আছে এবং সে শুন্যের মধ্যে খানিকটা শক্তি ছড়িয়ে রাখে। শুন্য অবস্থায় শক্তি বিরাজ করা কোয়ান্টাম তত্ত্বে নতুন কথা নয়। হাইজেনবার্গের অনিশ্চয়তা তত্ত্বের মধ্যে লুকিয়ে আছে এর মূল সূর” (বিচি, জুন, ২০১৯, পৃষ্ঠা ৩৫)। স্ট্যান্ডার্ড মডেল তত্ত্ব (Standard Model Theory)কি? মহাবিশ্বে কয় প্রকার মৌলিক কণা আছে? এসব কণা পরস্পর কী ধরণের মিথস্ত্রিয়া করে? এই মিথস্ত্রিয়া থেকে কেমন করে মহাবিশ্বে বিদ্যমান সব বস্ত্ত পদার্থের উদ্ভব ঘটেছিল?-এসব প্রশ্নের উত্তর খোঁজার যে তত্ত্ব-তাকে স্ট্যান্ডার্ড মডেল তত্ত্ব (Standard Model Theory) বলা হয়। নতুন বিজ্ঞানের জন্ম কিভাবে? বিজ্ঞানীদের প্রত্যাশা, কণা ত্বরক যন্ত্রে স্কোয়ার্ক, স্লেপটন, গ্লুইনো, উইনো, গ্র্যাভিটন নামক এমন কণা ধরা দিতে পারে যা নতুন বিজ্ঞানের জন্ম দিতে পারে। জোলিয়াম হল শক্তির একক, এবং শক্তি হল কাজ সম্পাদনের ক্ষমতা। শক্তির পরিমাণ কাজের পরিমাণের সাথে সমানুপাতিক। একটি মানুষের মৃত্যুর জন্য প্রয়োজনীয় শক্তির পরিমাণ প্রায় ১০০,০০০ জোলিয়াম। সুতরাং, জোলিয়াম ০.৫ মাত্র শক্তির একটি খুব ছোট পরিমাণ, এবং এটি একজন মানুষের মৃত্যু ঘটাতে পারে না। তবে, জোলিয়াম ০.৫ একটি ছোট পরিমাণ শক্তি হলেও, এটি ক্ষতি করতে পারে। উদাহরণস্বরূপ, যদি একজন ব্যক্তির শরীরে ০.৫ জোলিয়ামের শক্তি দিয়ে একটি ছোট শক দেওয়া হয়, তাহলে এটি তাৎক্ষণিক ব্যথা এবং অস্বস্তি সৃষ্টি করতে পারে। এটি এমনকি ক্ষতও সৃষ্টি করতে পারে। সুতরাং, জোলিয়াম ০.৫ মৃত্যু ঘটাতে পারে না, তবে এটি ক্ষতি করতে পারে। পৃথিবীর সর্বোচ্চ তাপমাত্রা ডিগ্রি সেলসিয়াস ৫০ গত ১৭ জুন দেশের সর্বোচ্চ তাপমাত্রা যশোরে রেকর্ড করা হয় ৩৯ দশমিক ৬ ডিগ্রি সেলসিয়াস। আর ১০ ও ১১ মে দেশের সর্বোচ্চ তাপমাত্রা রাজশাহীতে রেকর্ড করা হয় ৩৯ দশমিক ৫ ডিগ্রি সেলসিয়াস। ডিসেম্বর মাসে দেশের স্বাভাবিক সর্বোচ্চ তাপমাত্রা ২৬.৪ ও সর্বনিম্ন তাপমাত্রা ১৪.২ ডিগ্রি সেলসিয়াস। গতকাল ঢাকার সর্বোচ্চ তাপমাত্রা ছিল ২৩.৫ ডিগ্রি। কিছু অঞ্চল ছাড়া দেশের বেশির ভাগ অঞ্চলেই দিনের তাপমাত্রা ২৩ থেকে ২৪ ডিগ্রির আশপাশে ছিল। এর মানে দিনের তাপমাত্রা গড়ের চেয়ে ৩ থেকে ৪ ডিগ্রি কম। অন্যদিকে রাতের তাপমাত্রা ৪ থেকে ৫ ডিগ্রি সেলসিয়াস বেশি থাকছে। ঢাকায় গত বৃহস্পতিবার সর্বনিম্ন তাপমাত্রা ছিল ১৯.৫ ডিগ্রি। দেশের সর্বনিম্ন তাপমাত্রা ছিল দিনাজপুরে, ১৭.২ ডিগ্রি সেলসিয়াস। অর্থাৎ রাতের তাপমাত্রা ৪ থেকে ৫ ডিগ্রি বেশি থাকছে।আহাওয়াবিদেরা বলছেন, দেশে মৌসুমি বায়ু অর্থাৎ, বর্ষা দেরিতে আসা ও কম সক্রিয় থাকার কারণে প্রাণীরা গরমে কাহিল ছিল। জুলাইয়ের দীর্ঘমেয়াদি পূর্বাভাস দিতে আবহাওয়া অধিদপ্তরের বিশেষ সভার পর প্রতিবেদনে বলা হয়েছে, জুন মাসে সর্বোচ্চ, সর্বনিম্ন ও গড় তাপমাত্রা স্বাভাবিক অপেক্ষা যথাক্রমে ১ দশমিক ৮, শূন্য দশমিক ৬ ও ১ দশমিক ২ ডিগ্রি সেলসিয়াস বেশি ছিল। আবহাওয়া অফিসের তথ্যমতে, জুন মাসে দেশে গড়ে স্বাভাবিক সর্বোচ্চ ৩১ দশমিক ৯ ডিগ্রি সেলসিয়াস তাপমাত্রা থাকে। গত ১৭ জুন দেশের সর্বোচ্চ তাপমাত্রা যশোরে রেকর্ড করা হয় ৩৯ দশমিক ৬ ডিগ্রি সেলসিয়াস। আর ১০ ও ১১ মে দেশের সর্বোচ্চ তাপমাত্রা রাজশাহীতে রেকর্ড করা হয় ৩৯ দশমিক ৫ ডিগ্রি সেলসিয়াস। কণা পদার্থ বিজ্ঞানমতে প্রতিটি কণা কম্পমান, অস্থির। কোন্ কণা কীভাবে আবর্তিত হয়, ঘুরপাক খায়? এ প্রশ্ন মাথায় রেখে কণিকাদের প্রধানতঃ দু ভাগে ভাগ করা হয় ১)... আধুনিক বিজ্ঞানের স্বীকৃত সৃষ্টিমূলের শেষ কথাঃ ১০-১৬ সেঃমিঃ বিশিষ্ট কোয়ার্ক আধুনিক বিজ্ঞানের সম্ভাব্য সৃষ্টিমূলের শেষ কথাঃ ১০-৩৩ সেঃমিঃ বিশিষ্ট স্ট্রিং গেল–মানের কাছে আমরা পেয়েছি প্রকৃতির অন্যতম ভিত্তিভূমি সবল মিথস্ক্রিয়া, যা কি না পরমাণুর মধ্যে প্রোটন ও নিউট্রনদের একসঙ্গে ধরে রাখে, পেয়েছি কোয়ার্কের মতো মৌলিক ধারণা, যা দিয়ে অতিপারমাণবিক কণার পর্যায় সারণি তৈরি করা যায়। সেই অর্থে মারে গেল–মান ছিলেন আধুনিক যুগের দিমিত্র মেন্দেলিভ। মারে গেল–মানের Eight-Fold Way (অষ্টাঙ্গিক পথ)। I3 অক্ষ হলো আইসোস্পিন, S স্ট্রেঞ্জনেস ও Q হলো তড়িৎ আধান। কোয়ান্টাম তড়িৎবলবিদ্যা ১৯৪০ ও ’৫০–এর দশকে পদার্থবিদেরা কোয়ান্টাম ও বিশেষ আপেক্ষিকতা তত্ত্ব ব্যবহার করে তড়িৎ আধানযুক্ত কণারা কীভাবে ফোটন বিনিময় করে একে অপরের সঙ্গে মিথস্ক্রিয়া করে সেটার একটা পূর্ণ চিত্র পেলেন; এটাই হলো কোয়ান্টাম তড়িৎবলবিদ্যা (QED)। বুঝতে পারছিলেন না প্রোটন, নিউট্রন বা ইলেকট্রনের সঙ্গে সেগুলোর সম্পর্ক কী। তবে তাঁরা ধারণা করছিলেন, তড়িৎচুম্বকীয় বলের বাইরে অন্য বল দিয়ে এই কণাদের উৎপত্তি ব্যাখ্যা করা সম্ভব। জাপানি বিজ্ঞানী হিদেকি ইউকাওয়া ১৯৩৫ সালে একটি তত্ত্ব দিয়েছিলেন, যেখানে পায়ন নামে একটি অনুকল্পিত কণা বিনিময়ের মাধ্যমে প্রোটন ও নিউট্রনের মধ্যে আকর্ষণ সৃষ্টি হতে পারে। ১৯৪৭ সালে মহাকাশ থেকে আগত কণাদের (কসমিক রে) মধ্যে পায়ন বা পাই মেসন কণা আবিষ্কৃত হয়। পরবর্তীকালে দেখা যাবে প্রোটন, নিউট্রন ও পায়ন কণারা সবাই কোয়ার্ক ও (গ্লুয়োন) দিয়ে গঠিত; প্রোটন ও নিউট্রন তিনটি কোয়ার্ক আর পায়ন দুটি কোয়ার্ক দিয়ে তৈরি। তিনটি কোয়ার্ক (বা বিজোড় সংখ্যার) সংবলিত কণাদের ব্যারিয়ন আর দুটি কোয়ার্কের (বা জোড়) কণাদের মেসন বলা হয়। ব্যারিয়ন ও মেসন মিলে তৈরি করে হ্যাড্রন পরিবার। এরপরের বিজ্ঞানের অগ্রগতিকে বুঝতে হলে আমাদের দুটি ধারণার প্রবর্তনা করতে হবে। এর একটি হলো আইসোস্পিন, অপরটি হলো স্ট্রেঞ্জনেস। আইসোস্পিনের ধারণাটা অনেকটা ইলেকট্রন স্পিনের মতোই, ইলেকট্রনের যেমন +১/২ ও -১/২ স্পিন থাকতে পারে, বিজ্ঞানীরা (হাইজেনবার্গ বোধ হয় প্রথম এটি ভাবেন) ধারণা করলেন প্রোটন ও নিউট্রন একটি কণারই দুটি রূপ। কণার আইসোস্পিন +১/২ হলে প্রোটন ও -১/২ হলে সেটি হবে নিউট্রন। এখানে স্পিন বা ঘূর্ণন ধ্রুপদি বলবিদ্যার ঘূর্ণন নয়, অর্থাৎ আমরা প্রতিনিয়ত যে ঘূর্ণনের সঙ্গে পরিচিত সে রকম নয়, বরং এটা কণার অন্তর্নিহিত কোনো একটা বৈশিষ্ট্য, যাকে দৃশ্যত বর্ণনা করা সম্ভব নয়। SU(3) গ্রুপের মৌলিক গ্রুপ হলো ওপরের ত্রিভুজটি। এখানে I অক্ষ হলো আইসোস্পিন ও S স্ট্রেঞ্জনেস। এই গ্রুপটি ব্যবহার করে দিয়ে চিত্র ২–এর ষড়্‌ভুজ বা চিত্র ৪–এর বৃহত্তর ত্রিভুজটি সৃষ্টি করা সম্ভব। SU(3) গ্রুপের মৌলিক গ্রুপ হলো ওপরের ত্রিভুজটি। এখানে I অক্ষ হলো আইসোস্পিন ও S স্ট্রেঞ্জনেস। এই গ্রুপটি ব্যবহার করে দিয়ে চিত্র ২–এর ষড়্‌ভুজ বা চিত্র ৪–এর বৃহত্তর ত্রিভুজটি সৃষ্টি করা সম্ভব। কণাত্বরক যন্ত্রে আবিষ্কৃত কণাদের তালিকা তৈরি করে মারে গেল–মান আইসোস্পিনের মতো আর একটি অন্তর্নিহিত বৈশিষ্ট্য আবিষ্কার করলেন। তিনি এর নাম দিলেন স্ট্রেঞ্জনেস (strangeness)। যদি কোনো কণা প্রোটনে রূপান্তরিত হয় তবে তার স্ট্রেঞ্জনেস হবে –১, অ্যান্টি বা পরাপ্রোটনে (প্রতিপ্রোটন) রূপান্তরিত হলে তার স্ট্রেঞ্জনেস হবে +১। কোনো স্ট্রেঞ্জ কণা অন্য একটি স্ট্রেঞ্জ কণায় রূপান্তরিত হতে বেশি সময় নিলে (১০-১০ সেকেন্ড) তার স্ট্রেঞ্জনেস হবে বেশি -২, কম সময় (১০-২৪ সেকেন্ড) নিলে তার স্ট্রেঞ্জনেস হবে -১। এখন আমরা জানি সবল মিথস্ক্রিয়ায় কণাদের স্ট্রেঞ্জনেস নম্বর সংরক্ষিত হয়, দুর্বল মিথস্ক্রিয়ায় হয় না। গেল–মান স্ট্রেঞ্জনেস ও আইসোস্পিনের ওপর ভিত্তি করে কয়েকটি চিত্র সাজালেন, প্রতিটি চিত্রে আটটি করে কণা স্থান পেল (চিত্র ২)। -Advertisement- মহাবিশ্ব জোড়া জোড়া সৃষ্টির বিস্ময়ঃ চিন্তার অভিন্ন ধারা মনে করা এক কথা মনে পড়া এক কথা। একই ভাবনা একাধিক মনে জাগ্রত হতে পারে। যেমন কোয়ার্কের ধারণা। বিজ্ঞানের ইতিহাসই এমন যে এক্সপেরিমেন্ট ও তত্ত্ব যখন এমন জায়গায় পৌঁছায়, তখন তার ফলাফল নিয়ে ভাবার মানুষের অভাব হয় না। গেল–মান যখন অষ্টাঙ্গিক পথ ও SU(3)–র সঙ্গে সেটার সম্পর্ক আবিষ্কার করছিলেন প্রায় একই সময় ইউভাল নিমান নামের একজন ইসরায়েলি বিজ্ঞানী স্বতন্ত্রভাবে একই সিদ্ধান্তে উপনীত হন। গেল–মান যখন কোয়ার্ক নিয়ে ভাবছিলেন প্রায় একই সময় জর্জ ৎস্ভিগ নামের এক রুশ-আমেরিকান বিজ্ঞানী কোয়ার্কের ধারণা নিয়ে একটি প্রবন্ধ লেখেন, যা পরে প্রকাশিত হয়। ওয়াইগ নতুন কণাদের নাম দিয়েছিলেন এইস (ace)। কোয়ার্কঃ মহাবিশ্বের বস কোয়ার্কের ধারণা প্রবর্তন করার ফলে সমস্ত পারমাণবিক কণাগুলোর ধর্ম বোঝা সম্ভব হল। প্রোটন দুটি আপ (u) ও একটি ডাউন (d) কোয়ার্কের সমন্বয়ে গঠিত, এর ফলে তার আধান হবে +২/৩ + ২/৩ - ১/৩ = +১। আইসোস্পিন হলো +১/২ + ১/২ - ১/২ = +১/২। নিউট্রন একটি আপ ও দুটি ডাউন কোয়ার্কের সমন্বয়ে গঠিত +২/৩ - ১/৩ - ১/৩ = ০ আধান ও +১/২ - ১/২ - ১/২ = -১/২ আইসোস্পিন। এই মডেলে মেসন কণারা, যেমন পাই মেসন বা মিউ মেসন দুটি কোয়ার্ক দিয়ে তৈরি। অন্যদিকে মধ্যম মানের ভারী কণারা, যেমন ইলেকট্রন, মিওন ও টাউ কণারা, যারা কোয়ার্ক দিয়ে তৈরি নয়, তারা সবল মিথস্ক্রিয়া অংশগ্রহণ করে না, দুর্বল মিথস্ক্রিয়ায় করে। এদের লেপটন বলা হয়। কিছু কণা পাউলির বর্জন নীতি মেনে চলে, কেউ চলে না। পাউলির বর্জন নীতি অনুযায়ী দুটি কণা একই কোয়ান্টাম দশায় থাকতে পারবে না। ওমেগা মাইনাস তিনটি স্ট্রেঞ্জ কোয়ার্ক দিয়ে তৈরি, এদের আইসোস্পিন, তড়িৎ আধান, স্ট্রেঞ্জনেস, সবই এক রকম। প্রোটনে অবস্থিত দুটি u কোয়ার্কেরও একই দশা। এই সংকট থেকে পরিত্রাণ পেতে, ১৯৬৪ সালে, অসকার গ্রিনবার্গ নামে একজন মার্কিন বিজ্ঞানী বললেন কোয়ার্কদের তড়িৎ আধান, আইসোস্পিন ও স্ট্রেঞ্জনেস ছাড়াও আর একটি কোয়ান্টাম বৈশিষ্ট্য আছে। গেল–মান এই দশাকে বর্ণ বা রং (colour) বলে অভিহিত করলেন। অবশ্য রং বলতে এখানে একটা কোয়ান্টাম বৈশিষ্ট্যই বোঝানো হয়েছে, প্রকৃত রঙের সঙ্গে এর কোনো সম্পর্ক নেই। একটি কোয়ার্কের লাল, নীল বা সবুজ রং থাকতে পারে। এই রংগুলো (যা কিনা আসলে রং নয়) হলো সবল মিথস্ক্রিয়ার আধান, অর্থাৎ তড়িৎ আধান ছাড়াও কোয়ার্কের বর্ণ আধান রয়েছে। কিন্তু প্রোটনের সামগ্রিকভাবে কোনো বর্ণ আধান নেই, তার মানে প্রোটনের মধ্যে যে তিনটি কোয়ার্ক আছে, তাদের তিনটি ভিন্ন ভিন্ন রঙে থাকতে হবে যেমন লাল, নীল ও সবুজ, যাতে তাদের মিশ্রিত বর্ণ সাদা বা আধানবিহীন হয়। এখান থেকে শুরু হলো কোয়ান্টাম বর্ণবিদ্যার জয়যাত্রা। আপ, ডাউন ও স্ট্রেঞ্জ কোয়ার্ককে বলা হলো কণার স্বাদ (flavor) আর প্রতিটি স্বাদের কোয়ার্ক আবার রঙের অধিকারী। কণাদের স্বাদের আবার উল্টো বা প্রতিরূপ আছে, প্রতিআপ, প্রতিডাউন ও প্রতিস্ট্রেঞ্জ। আবার রংগুলোর উল্টো বা প্রতিরং আছে: প্রতিলাল, প্রতিসবুজ ও প্রতিনীল। SU(3)-এর প্রতিসাম্য অনুযায়ী লাল, সবুজ ও নীলকে যতি একটি সমবাহু ত্রিভুজের তিনটি শীর্ষে বসানো হয় এবং ত্রিভুজটিকে ঘোরানো হয়, তবে QCD তত্ত্বের কোনো পরিবর্তন হবে না। অর্থাৎ একটি লাল আপ কোয়ার্ককে একটি নীল আপ কোয়ার্ক থেকে আলাদা করা যাবে না। এই যে ঘূর্ণনের কারণে রঙের অবস্থান বদলাচ্ছে, কিন্তু বাস্তবের কোনো পরিবর্তন হচ্ছে না তার অর্থ হলো যে কোনো রং সবল মিথস্ত্রিয়ায় অপরিবর্তিত থাকবে, অর্থাৎ যে রংগুলো মিথস্ক্রিয়ায় অংশ নেবে, সেই রংগুলোই বের হয়ে আসবে। যেহেতু লাল, নীল বা সবুজ কোয়ার্ক বলতে গেলে একই জিনিস, সেটা একধরনের প্রতিসাম্য, যা কিনা একটি কোয়ান্টাম ক্ষেত্রের সূচনা করে (স্থান ও সময়ের স্বল্পতাহেতু এই আলোচনাটা ভবিষ্যতের জন্য তুলে রাখা হলো)। এই ক্ষেত্রটি সৃষ্টি করে গ্লুয়ন নামে একধরনের বিনিময় কণা। ফোটন যেমন তড়িৎচুম্বকীয় বলের মাধ্যম, সবল মিথস্ক্রিয়ার মাধ্যম হলো গ্লুয়ন। ফোটন ও গ্লুয়ন দুটির ভরই শূন্য, দুটিরই তড়িৎ আধান শূন্য। অন্যদিকে গ্লুয়নের বর্ণ-আধান আছে, অর্থাৎ গ্লুয়ন কোয়ার্কের মতোই রং বহন করে। একটি গ্লুয়ন দুটি গ্লুয়নে ভেঙে যেতে পারে, আবার দুটি গ্লুয়ন একে অপরের সঙ্গে মিথস্ক্রিয়া করে নতুন দুটি গ্লুয়ন সৃষ্টি করতে পারে, ফোটন এগুলো করতে পারে না। একটি গ্লুয়ন আবার একটি কোয়ার্ক ও একটি পরাকোয়ার্কে ভেঙে যেতে পারে, আবার একটি কোয়ার্ক ও একটি পরাকোয়ার্ক মিলিত হয়ে একটি গ্লুয়ন সৃষ্টি করতে পারে। এর মানে হচ্ছে একটি প্রোটন বা নিউট্রনের মধ্যে শুধু যে তিনটি কোয়ার্কই আছে তা নয়, সেগুলোর মধ্যে প্রতিনিয়ত অসংখ্য কোয়ার্ক-পরাকোয়ার্ক সৃষ্টি ও ধ্বংস হচ্ছে। ৬ নম্বর চিত্রে দেখা যাচ্ছে একটি সবুজ কোয়ার্ক সবুজ ও পরানীল গ্লুয়ন বিকিরণ করে একটি নীল কোয়ার্কে রূপান্তরিত হচ্ছে। অন্যদিকে একটি নীল কোয়ার্ক একটি সবুজ ও পরানীল গ্লুয়োন আত্মস্থ করে সবুজ কোয়ার্কে পরিণত হচ্ছে। সবুজ ও নীল আসছে এবং নীল ও সবুজে রূপান্তরিত হচ্ছে, রং সংরক্ষিত হচ্ছে। প্রতিটি গ্লুয়ন একটি রং ও একটি প্রতিরং দিয়ে তৈরি। এই বিক্রিয়ায় কিন্তু আপ কোয়ার্ক ডাউনে বা ডাউন কোয়ার্ক আপে রূপান্তরিত হচ্ছে না। কাজেই গ্লুয়ন কোয়ার্কের রংই শুধু বদল করে, স্বাদ নয়। স্বাদ বদলাতে হলে, অর্থাৎ আপকে ডাউন করতে বা ডাউনকে আপ, আমাদের দুর্বল মিথস্ক্রিয়ার আশ্রয় নিতে হবে। প্রোটন ও নিউট্রনের মধ্যে কোয়ার্করা গ্লুয়োন ক্ষেত্র দিয়ে দিয়ে সংবদ্ধ থাকে, কিন্তু নিউক্লিয়াসের মধ্যে প্রোটন ও নিউট্রনরা আবদ্ধ থাকে পায়ন বিনিময় বা কোয়ার্ক-পরাকোয়ার্ক বিনিময় দ্বারা। ৭ নম্বর চিত্রে এ রকম একটা প্রক্রিয়া দেখানো হয়েছে। সেখানে প্যাঁচানো রেখাগুলো গ্লুয়োনকে বোঝাচ্ছে। বলা যায়, পায়ন কণার বিনিময় গ্লুয়ন ক্ষেত্রেরই একটি দূরবর্তী প্রভাব। সবল মিথস্ক্রিয়ার কার্যকরী দূরত্ব খুব বেশি নয়, ১০-১৫ মিটার, একটি মাঝারি ধরনের নিউক্লিয়াসের আকারের সমান, এরপরে প্রোটনদের মধ্যে তড়িৎ বিকর্ষণ প্রাধান্য পায়। এই ধরনের তড়িৎ বিকর্ষণ ইউরেনিয়ামের মতো বড় নিউক্লিয়াসকে অস্থিত করে দেয় এবং তাদের তেজস্ক্রিয় অবক্ষয় হয়। কণাত্বরক যন্ত্রে খুব উচ্চ শক্তিসম্পন্ন পরীক্ষায়ও কোয়ার্কে আলাদাভাবে দেখা যায়নি। এর মূল কারণ হলো কোয়ার্করা গ্লুয়োনের ফ্লাক্স দিয়ে একে অপরের সঙ্গে যুক্ত থাকে, দুটি কোয়ার্ককে আলাদা করার জন্য শক্তি প্রয়োগ করলে সেই শক্তি থেকে নতুন এক জোড়া কোয়ার্ক তৈরি করা হয়। পরবর্তীকালে দেখা গেল কোয়ার্ক পরিবার শুধু আপ, ডাউন ও স্টেঞ্জের মধ্যে আবদ্ধ রইল না, চার্ম, টপ ও বটম কোয়ার্ক আবিষ্কৃত হলো। কিন্তু সেই কাহিনি এখনকার জন্য নয়। ১৯৬৯ সালে মারে গেল–মান সবল মিথস্ক্রিয়া আবিষ্কারে তাঁর অবদানের জন্য এককভাবে নোবেল পুরস্কার পান। আয়নিক বন্ধন নামে পরিচিত একটি ঘটনার কারণে কোয়ার্ক সরাসরি পর্যবেক্ষণ করা বা বিচ্ছিন্নভাবে পাওয়া যায় না। এদের হ্যাড্রনগুলির মধ্যেই পাওয়া যেতে পারে, যার মধ্যে রয়েছে ব্যারিয়ন (যেমন প্রোটন এবং নিউট্রন) এবং মেসন।[২][৩] এই কারণে, কোয়ার্কের সম্পর্কে যা কিছু জানা গেছে তা হ্যাড্রনের পর্যবেক্ষণ থেকে নেওয়া হয়েছে। কোয়ার্কের তড়িৎ আধান, ভর, রঙ আধান, এবং স্পিন সহ বিভিন্ন অন্তর্নিহিত বৈশিষ্ট্য আছে। এরা কণা পদার্থবিজ্ঞানের প্রমিত মডেলের একমাত্র মৌলিক কণা যা মৌলিক বল (তড়িচ্চুম্বকীয় বল, মহাকর্ষ বল, সবল নিউক্লিয় বল এবং দুর্বল নিউক্লিয় বল) নামে পরিচিত চারটি মৌলিক মিথস্ক্রিয়ার অভিজ্ঞতা লাভ করে, সেইসাথে একমাত্র পরিচিত কণা যার তড়িৎ আধান কোন প্রাথমিক আধানের পূর্ণসাংখ্যিক গুণিতক নয়। কোয়ার্ক হলো একপ্রকার মৌলিক কণিকা। এরা হ্যাড্রনের গঠন উপাদান। মুরে জেল-ম্যান এদের নাম দেন কোয়ার্ক। নামটি জেমস জয়েস এর ফিনেগান্স ওয়েক উপন্যাসের একটি হেঁয়ালিপূর্ণ উক্তি: "মাস্টার মার্কের তিনটি কোয়ার্ক!" থেকে নেয়া হয়েছে। কোয়ার্ক এর ছয়টি ফ্লেভার আছে: আপ, ডাউন, চার্ম, স্ট্রেঞ্জ, টপ ও বটম।[৪] এই প্রতিটি ফ্লেভারের আছে তিনটি করে বর্ণ: লাল, সবুজ ও নীল। কোয়ার্কের তড়িতাধান ভগ্নাংশ (প্রোটন বা পদার্থবিজ্ঞানের ইলেক্ট্রন তুলনায়) পরিমাণ হয়ে থাকে। প্রোটন এবং নিউট্রন হলো হ্যাড্রনের উদাহরণ। ১টি প্রোটন প্রকৃতপক্ষে ২টি আপ ও ১টি ডাউন কোয়ার্ক নিয়ে গঠিত। আর ১টি নিউট্রন ২টি ডাউন এবং ১টি আপ কোয়ার্কের সমন্বয়ে গঠিত। আপ ও ডাউন কোয়ার্কের চার্জ বা তড়িতাধান নিম্নরূপে বের করা যায়: (প্রোটনের চার্জকে একক ধরে) সমীকরণ ১ : ২ আপ চার্জ + ১ ডাউন চার্জ = ১ প্রোটন চার্জ = ১ সমীকরণ ২ : ১ আপ চার্জ + ২ ডাউন চার্জ = ১ নিউট্রন চার্জ = ০ সমীকরণ (১) ও (২) থেকে পাই, ১ ডাউন চার্জ = -১/৩ এবং ১ আপ চার্জ = ২/৩। আপ ও ডাউন ছাড়াও অন্য ফ্লেভারের কোয়ার্ক দিয়ে কণা গঠন করা সম্ভব, কিন্তু এদের ভর অপেক্ষাকৃত বেশি বলে, সৃষ্ট কণাগুলি স্বল্পস্থায়ী হয়ে থাকে। কিছু সময় পরই, এই ভারী কণাগুলি প্রোটন বা নিউট্রনে বিভাজিত হয়ে পড়ে। ইতিহাস ২০০৭ সালে টেড সম্মলনে মারি গেল-মান ১৯৬৪ সালে, পদার্থবিদ মারি গেল-মান ও জর্জ উইগ প্রথম কোয়ার্ক মডেল উপস্থাপন করেন [৫][৬][৭]

 পরমাণু জগতের অন্দর মহলের কিছু খবরা-খবর

                                    -মুহাম্মাদ শেখ রমজান হোসেন

রাসায়নিক বিক্রিয়ার কথা মানুষ জানে হাজার হাজার বছর ধরে। এক পদার্থ বিক্রিয়া করে দিব্যি আরেক পদার্থ হয়ে যাচ্ছে। বাইরে লোহা ফেলে রাখলে জং পড়ে যাচ্ছে। আগুনে পুড়ে কাঠ হয়ে যাচ্ছে ছাই-কয়লা। কোনো এক গাছের কষ লেগে ঝলসে যাচ্ছে ত্বক। এসব দেখতে দেখতেই মানুষের মনে প্রশ্ন এসেছে, পদার্থ আসলে কেমন? প্রতিটা পদার্থই কি আলাদা, নাকি এক পদার্থ থেকে তৈরি হতে পারে আরেক পদার্থ? মূলে এমন কী আছে, যার পরিবর্তনে লোহাকে বদলে দিয়ে বানায় মরিচা? প্রায় আড়াই হাজার বছর আগেই এসব প্রশ্নের উত্তর খুঁজেছেন তখনকার বিজ্ঞানী-দার্শনিকেরা।

অ্যারিস্টটল একটা প্রশ্ন তুলেছিলেন, একটা স্বর্ণখণ্ডকে কতবার অর্ধেক করলে তার স্বর্ণসত্তা হারিয়ে যাবে? উত্তরটাও হাজির করেছিলেন তিনি। নিশ্চয়ই এমন একটা সীমা আছে, যার থেকে ছোট করতে গেলে স্বর্ণ আর স্বর্ণ থাকবে না। এই সীমার নাম দিয়েছেন ‘ন্যাচারাল মিনিমাম’। প্রতিটা পদার্থের একটা ন্যাচারাল মিনিমাম থাকবে, যার চেয়ে ছোট করতে গেলে একটা পদার্থ আর ওই পদার্থের গুণাবলি নিয়ে থাকবে না। এমন একটা মৌলিক অবস্থায় চলে যাবে, যা সব পদার্থের জন্য একই।

অ্যারিস্টটলের ধারণা হলো, সব পদার্থই আসলে একই জিনিস। এর সঙ্গে ‘ফর্ম’ বা অবস্থা জড়িত। ওই অবস্থার জন্য পদার্থ নানা রূপ নেয়। কখনো পানি, কখনো রুপা, আবার কখনো পাথর বা মাটি। মূল অবস্থাও খুব বেশি নয়, মাত্র চারটা। আগুন, পানি, বাতাস ও মাটি।

অ্যারিস্টটলের আগে দার্শনিক ডেমোক্রিটাস পদার্থের ক্ষুদ্রতম রূপ যে অ্যাটম বা পরমাণু, এমন একটা ধারণা দিয়েছিলেন। তাঁর মতে, সব পদার্থই আলাদা, প্রতিটি পদার্থের জন্য একটা ক্ষুদ্রতম একক আছে, যা আর ভাঙা যায় না, ছোট করা যায় না। এবং সেটাই  অ্যাটম।

ডেমোক্রিটাসের ধারণা ঠিকও ছিল না। কারণ, ডেমোক্রিটাসের মতে প্রতিটি পদার্থের পরমাণুই আলাদা, অর্থাৎ ভাতের পরমাণু খুব ছোট ভাতের টুকরো, এই ধারণা রাসায়নিক বিক্রিয়াসহ নানা প্রাকৃতিক ঘটনা ব্যাখ্যাতেই ঝামেলা তৈরি করে।

অ্যারিস্টটল যে ধারণার বাহক ছিলেন,  তাঁরও শ দুয়েক বছর আগের অ্যাম্পেডোস্লেস থেকে ধার করেছিলেন এই আইডিয়া। এই ধারণাকে ব্যবহার করে পদার্থের যে মূল কথা, বা মৌলিকতা, তাকে একটা ছকে বাঁধতে চেয়েছেন অ্যারিস্টটল। যেকোনো পদার্থই আসলে ওই চার মৌলিক অবস্থার মিশ্রণ।

অ্যারিস্টটলের এই ধারণা টিকে থাকে অনেক অনেক বছর। এমতে, এক পদার্থ অন্য পদার্থে রূপান্তর হয় তার চার মৌলিক গুণাগুণে পরিবর্তন এলে। সে হিসাবে একটা প্রক্রিয়া আগের অবস্থায় আর ফিরে যাওয়ার কথা না। কিন্তু আলকেমিস্ট বা ধাতুর কাজ করা মানুষেরা খুব ভালোভাবেই জানতেন এমন অনেক প্রক্রিয়া আছে, যেখানে পদার্থের রূপ পরিবর্তন হলেও পরে সেই রূপে আবার ফিরে যাওয়া যায়।

অ্যারিস্টটলীয় ধারণা আধুনিক ইউরোপে আসার আগে  নতুন একটা অংশ যুক্ত হয়। ধারণাটি প্রবর্তন করেন অষ্টম শতাব্দীর আরব বিজ্ঞানী জাবির ইবনে হাইয়ান। তাঁর দেওয়া মূলনীতি ছিল দুটি। একটাকে ডাকা হতো মার্কারি বা পারদ নামে, আরেকটা সালফার। এই মার্কারি বা সালফার ঠিক আমাদের চেনা পারদ-সালফার নয়। মার্কারি প্রিন্সিপলটা হলো ‘ঠান্ডা’ ও ‘ভেজা’। অন্যদিকে সালফার হলো ‘গরম’ ও ‘শুকনো’। ইংরেজিতে cool-moist ও hot-dry। এই চারটা ধর্ম চার মৌলিক পদার্থের মাঝামাঝি নতুন একটা অবস্থানের নির্দেশ করে। আল জাবেরীয় এই সালফার-মার্কারি থিওরি অনুযায়ী এই চারটা ধর্মই তৈরি করে মূল সাতটা ধাতু—স্বর্ণ, রৌপ্য, তামা, টিন, লোহা, সিসা ‌ও পারদ।

সালফার-মার্কারি থিওরির চার কোয়ালিটি নির্ধারণ করে দেয় কোন্ ধাতু কেমন হবে। যেমন লোহার গলনাঙ্ক অনেক বেশি, ঘষা খেলে স্ফুলিঙ্গের সৃষ্টি হয়, তাই এতে নিশ্চয় সালফার অংশ অর্থাৎ গরম-শুকনা অংশ বেশি।

অ্যারিস্টটলের চার মৌল এবং জাবির ইবনে হাইয়ানের সালফার-মার্কারি—এ মিলেই তৈরি হয় বহুল প্রচলিত তালিকা। একটা বর্গাকৃতির চার কোণে চারটি মৌলিক পদার্থের এই তালিকাকেই বলা যায় প্রথম পর্যায় সারণি। এই ধারণায় নতুনত্ব যোগ করেন ষষ্ঠদশ শতকে সুইস চিকিৎসা বিজ্ঞানী প্যারাসেলসাস। তিনি মার্কারি-সালফার থিওরিতে নুন (Salt)  যোগ করে পর্যায় সারণীর আরেকটু বিস্তৃত তত্ত্ব বানান। সালফার+মার্কারি+সল্টের প্যারাসেলসাসীয় এই তত্ত্ব অনুসারে জাবির ইবনে হাইয়ান আল আরাবীর মতো শুধু নির্ধারিত ধাতুই নয়; এসব ধর্ম দিয়ে অন্য সব পদার্থও তৈরি হয় ।

সপ্তদশ শতকে পিয়েরে গ্যাসেন্দি আবার ডেমোক্রিটাসের অবিভাজ্য পরমাণুর ধারণা ফিরিয়ে আনেন। ইত্যবসরে মিঃ দে কার্তে প্রস্তাব করেন আস্ত এক মেকানিক্যাল বা যান্ত্রিক বিশ্বের। এরি মধ্যে রবার্ট বয়েল  “সল্ট বলে আসলে কিছু নেই”- এই বলে আল জাবেরীয় প্রথম আলকেমি আর রসায়নের মধ্যে একটা সীমা রেখা টেনে দেন যাতে নিহিত ছিল পরমাণু-অণু-রাসায়নিক বিক্রিয়ার মতো কিছু ফিজিও-কেমিস্টের ধারণা-বিশ্বাস।

 

কিন্তু এর মধ্যেই জোসেফ প্রিস্টলি বাতাসের গ্যাসগুলোকে আলাদা করতে সক্ষম হন। ল্যাভয়সিয়ে ১৭৭৭ সালে ৩৩টা মৌলিক পদার্থের তালিকা প্রকাশ করেন। প্রথমবার আলাদা করেন ধাতু ও অধাতুর মধ্যে।

১৮০৩ সালে জন ডাল্টন প্রস্তাব করেন ‘ডাল্টন’স ল’। এরপরই আস্তে আস্তে মৌলিক পদার্থের সত্যিকার ধারণা মানুষ বুঝতে শুরু করে। মৌলিক পদার্থগুলোকে আলাদা করার প্রক্রিয়া শুরু হয়। এরপর যত দিন গিয়েছে, মৌলিক পদার্থের সংখ্যা বেড়েছে। তত দিনে যেহেতু মানুষ বুঝে গিয়েছে, মৌলিক পদার্থই সব পদার্থ তৈরির মূল। তাই বিজ্ঞানীরা চিন্তা করেছেন, মৌলিক পদার্থগুলোকে বুঝতে পারলেই মহাবিশ্বের সব কিছু বুঝা সম্ভবপর হবে। এ ধারণার বশবর্তী হয়ে বিজ্ঞানীরা চেষ্টা করেছেন, মৌলিক পদার্থগুলোকে একসঙ্গে করে একটা তালিকা করে কোনো একটা ছাঁচে ফেলতে। আর এই প্রচেষ্টায় সফলতা আসে ১৮৬৯ সালে রাশিয়ার তবোলস্ক শহরে জন্মগ্রহণকারী আধুনিক পর্যায় সারণীর জনক দিমিত্রি মেন্ডেলিভের  ৬৩ মৌলের তালিকা তৈরির মধ্য দিয়ে। প্রতিটা মৌলের একটা নির্দিষ্ট পারমাণবিক ভর আছে-এই ধারণার বশবর্তী হয়ে মেন্ডেলিভ তাঁর তালিকা সাজিয়েছিলেন পারমাণবিক ভরের ওপর ভিত্তি করে।

 পারমাণবিক ভর ধরে সাজাতে গিয়ে মেন্ডেলিভ কতগুলো সারি-কলামে ভাগ করে সারিগুলোকে পিরিয়ড আর কলামগুলোকে গ্রুপ নামে অভিহিত করেন যাতে ছিল অজানা কিছু মৌলের ভবিষ্যদ্বাণী । তাঁর সারণিতে ফাঁকা রাখা জায়গায় যখন মৌলে খুঁজে পাওয়া যায়, তখন বিশ্বাস জন্মে, কিছু একটা নিশ্চয় আছে এই পর্যায় সারণির পেছনে। তখন মানুষ ভেবেছিল পারমাণবিক ভরই এই কারণ।

এত দিন পরমাণুকে ধরা হয়েছিল অ্যাটম অর্থাৎ অবিভাজ্য অণু। অবিভাজ্য অণুতে ১৮৯৭ সালে ইলেকট্রনের উপস্থিতি টের পান জে. জে. থমসন । বিষয়টি বিংশ শতাব্দীর শুরুতে রাদারফোর্ডের স্বর্ণপাত আর আলফা কণার পরীক্ষায় আরও  নিশ্চিত করে দেয় যে, পরমাণু কোনো অবিভাজ্য জিনিস না। পরমাণুরও একটা গঠন আছে। তারপর শুরু হয় নতুন ও অত্যাধুনিক রসায়নের এক যুগ। এর হাত ধরেই পদার্থবিজ্ঞানে আসে নতুন তত্ত্ব। কোয়ান্টাম তত্ত্ব, যা পদার্থবিজ্ঞানের আরও কিছু সমস্যার সমাধানে বেশ কার্যকর ভূমিকা দেখায়। বিজ্ঞানী নিলস বোর, সামারফেল্ডরা আরেকটু এগিয়ে নেন পরমাণুর গঠনকে। আর পরমাণুর গঠন বুঝতে গিয়ে বিজ্ঞানীরা দেখেন, ইলেকট্রন পরমাণুর নিউক্লিয়াসের চারপাশে কীভাবে স্তরে স্তরে অবস্থান করে। ওই স্তরগুলো মেলাতে গিয়ে দেখা যায়, পর্যায় সারণিতে এক গ্রুপের মৌলগুলো যে প্রায় একই ধর্ম দেখায় তার মূলে আছে ওই পরমাণুর চারপাশে থাকা ইলেকট্রন বিন্যাস।

উল্লেখ্য, একটা পরমাণুতে থাকে যথাক্রমে ১. ইলেকট্রন, ২. প্রোটন আর ৩. নিউট্রন। প্রোটন আর নিউট্রন থাকে পরমাণুর মাঝে, যাকে বলে নিউক্লিয়াস। ইলেকট্রনগুলো থাকে বাইরে, চারপাশে কতগুলো কোয়ান্টাম অরবিটালে। একটা পরমাণুর নিউক্লিয়াসে কতগুলো প্রোটন আছে তা-ই ঠিক করে দেয় ওইটা কিসের পরমাণু। যেমন ১১টা প্রোটন থাকলে সেটা সোডিয়াম, ১২টা প্রোটন থাকলে ম্যাগনেসিয়াম। তেমনিভাবে ১১৮টা প্রোটন থাকলে অগানেসন।

প্রোটনের সঙ্গে নিউক্লিয়াসে থাকে নিউট্রন। নিউট্রনসংখ্যা সাধারণত প্রোটনের কাছাকাছি হয়। যেমন কার্বনে সাধারণভাবে নিউট্রন থাকে ৬টা। কিন্তু ৮টা নিউট্রন থাকা এমন কোনো বিরল ঘটনা