নিউক্লিয়ার বন্ধন শক্তি
একটি নিউক্লিয়াস তার আলাদা প্রোটন-নিউট্রনের যোগফলের চেয়ে সামান্য হালকা। সেই অনুপস্থিত ভর উধাও হয়নি — এটি নিউক্লিয়াসকে ধরে রাখা বন্ধন শক্তি হয়ে গেছে। লোহার নিউক্লিয়াস যেকোনো মৌলের চেয়ে সবচেয়ে শক্তভাবে বাঁধা — এজন্যই হালকা নিউক্লিয়াস জোড়া লাগালেও এবং ভারী নিউক্লিয়াস ভাঙলেও শক্তি ছাড়ে, দুটোই লোহার দিকে এগোয়।
সূত্র
E = Δm · c²
- E — বন্ধন শক্তি (J): নিউক্লিয়াস একসাথে ধরে রাখতে নির্গত বা প্রয়োজনীয় শক্তি
- Δm — ভর ত্রুটি (kg): আলাদা প্রোটন-নিউট্রনের তুলনায় যে ভর কম
- c — আলোর দ্রুতি (m/s): একটি বিশাল ধ্রুবক, প্রায় 3 × 10⁸ মি/সে
সমাধান করা উদাহরণ
একটি নিউক্লিয়াসের আলাদা প্রোটন-নিউট্রনের তুলনায় 0.01 কেজি ভর কম। সেই অনুপস্থিত ভর কত বন্ধন শক্তি নির্দেশ করে?
- Δm = 0.01 kg
- c = 3×10⁸ m/s
- E = Δm · c²
- E = 0.01 kg · (3×10⁸ m/s)²
E = 9×10¹⁴ J
নিজেকে পরীক্ষা করুন
একটি ভিন্ন নিউক্লিয়াসের 0.02 কেজি ভর কম। এটি কত বন্ধন শক্তি নির্দেশ করে?
- সঠিক উত্তর: 1.8×10¹⁵ J
- 4.5×10¹⁴ J
- 1.8×10¹⁶ J
ঠিক ধরেছেন — শক্তি সরাসরি হারানো ভরের সাথে স্কেল করে: 0.02 কেজি × (3×10⁸ মিটার প্রতি সেকেন্ড)-এর বর্গ = 1.8×10¹⁵ জুল।
লোহা বন্ধন-শক্তি বক্ররেখার একদম শীর্ষে বসে। সংযোজন ও বিভাজনের জন্য এর অর্থ কী?
- কেবল সংযোজন শক্তি দেয়; লোহার কাছে বিভাজন শক্তি নেয়
- কেবল বিভাজন শক্তি দেয়; লোহার কাছে সংযোজন শক্তি নেয়
- সঠিক উত্তর: সংযোজন ও বিভাজন দুটোই লোহার দিকে এগোলে শক্তি দেয়
ঠিক — লোহার চেয়ে হালকা মৌল জোড়া লেগে শক্তি দেয়, আর লোহার চেয়ে ভারী মৌল ভেঙে শক্তি দেয় — দুটোই লোহার শক্ত-বন্ধন নিউক্লিয়াসের দিকে যায়।
যেখানে এটি দেখবেন
সূর্য প্রতি সেকেন্ডে নিজের ভরের প্রায় 4 মিলিয়ন টন আলোয় রূপান্তর করে, হাইড্রোজেন ফিউশন করে লোহার আশপাশের দিকে এগিয়ে; আর নিউক্লিয়ার পাওয়ার প্লান্ট চলে উল্টো দিকে, ভারী ইউরেনিয়াম ভেঙে খণ্ডগুলোকে ভর শক্তি হিসেবে ঝরে ফেলতে দেয়। দুটোই একই ঢাল বেয়ে নামছে — লোহার দিকে, যে সবচেয়ে শক্তভাবে বাঁধা নিউক্লিয়াস।
সাধারণ ভুল
মুখস্থ করার মতো বিস্ময়: লোহা বসে থাকে বন্ধন-শক্তি বক্ররেখার একদম চূড়ায়, তাই হালকা নিউক্লিয়াস জোড়া লাগানো আর ভারী নিউক্লিয়াস ভাঙা — দুটোই শক্তি ছাড়ে — লোহার দিকে যে এগোয় সে-ই জেতে। আর দাম ধরাটা নির্মম: E = Δm · c², তাই 0.02 kg অনুপস্থিত ভর মানে 0.02 × (3×10⁸ m/s)² = 1.8×10¹⁵ J — অনুপস্থিত ভর দ্বিগুণ হলে শক্তিও দ্বিগুণ, আর c²-ই সেই কারণ যে 'ক্ষুদ্র ভর' কখনো 'ক্ষুদ্র শক্তি' মানে না।
এটি কীভাবে সংযুক্ত
এই পাঠ মডিউলের ইতি টানে দুই স্তম্ভকে একসাথে বেঁধে: কোয়ান্টাম মেকানিক্স ব্যাখ্যা করে কোন নিউক্লিয়াসগুলো বসে থাকার মতো যথেষ্ট স্থিতিশীল আর কোনগুলো ক্ষয় হয় (আগের পাঠ), আর আপেক্ষিকতার E = Δm · c² — সময় প্রসারণের বিখ্যাত সহোদর — ভর-পার্থক্যটাকে রূপান্তর করে সেই শক্তিতে, যা নক্ষত্র, রিঅ্যাক্টর আর অস্থির নিউক্লিয়াস সত্যিই ছাড়ে।