ময়মনসিংহে অবস্থিত বাংলাদেশ পরমাণু কৃষি গবেষণা ইনস্টিটিউট (BINA) এবং ঢাকার একটি বিশেষায়িত ক্যান্সার হাসপাতালের গবেষণাগারে তেজস্ক্রিয়তার ব্যবহার নিয়ে কাজ চলছে। BINA-এর বিজ্ঞানী ড. হাসান ফসলের নতুন জাত উদ্ভাবনে মিউটেশন ঘটাতে একটি তেজস্ক্রিয় উৎস P ব্যবহার করলেন, যা থেকে নির্গত রশ্মি পুরু অ্যালুমিনিয়াম পাত ভেদ করতে পারে কিন্তু কয়েক সেন্টিমিটার পুরু সীসার পাত দিয়ে শোষিত হয়। অন্যদিকে ক্যান্সার হাসপাতালে সংরক্ষিত অপর একটি তেজস্ক্রিয় আইসোটোপ Q-এর প্রারম্ভিক ভর ছিল ১৬০ g এবং এর অর্ধায়ু ৪ দিন। চিকিৎসাকাজে ব্যবহারের জন্য ২০ দিন পর নমুনাটির পর্যবেক্ষণ করা হলো।
- ক
তেজস্ক্রিয়তা কাকে বলে?
উত্তর দেখাও
ভারি মৌলের পরমাণুর অস্থির নিউক্লিয়াস স্বতঃস্ফূর্তভাবে ভেঙে গিয়ে বিভিন্ন ধরনের তেজস্ক্রিয় রশ্মি (আলফা, বিটা বা গামা) নির্গমনের মাধ্যমে অন্য মৌলের নিউক্লিয়াসে রূপান্তরিত হওয়ার প্রাকৃতিক ঘটনাকে তেজস্ক্রিয়তা বলে।
- খ
গামা রশ্মির ভেদন ক্ষমতা আলফা রশ্মির চেয়ে বহুগুণ বেশি কেন? ব্যাখ্যা করো।
উত্তর দেখাও
আলফা কণা তুলনামূলকভাবে ভারি হিলিয়াম নিউক্লিয়াস এবং এর আধান +2e হওয়ায় কোনো মাধ্যমের মধ্য দিয়ে যাওয়ার সময় এটি পরমাণুর ইলেকট্রন অপসারণ করে তীব্র আয়ন সৃষ্টি করে (উচ্চ আয়নন ক্ষমতা)। ফলে এটি দ্রুত নিজের গতিশক্তি হারিয়ে ফেলে এবং সাধারণ পাতলা কাগজেই সম্পূর্ণ আটকে যায়। পক্ষান্তরে, গামা রশ্মি হলো আধানহীন ও ভরহীন উচ্চ শক্তির তড়িৎচৌম্বকীয় ফোটন বিকিরণ; আধান না থাকায় এর আয়নন ক্ষমতা অত্যন্ত দুর্বল এবং পদার্থের সাথে এর ক্রিয়া খুব কম ঘটে। তাই কোনো মাধ্যমে সহজে শক্তি না হারিয়ে এটি বহুদূর পর্যন্ত গভীরভাবে ভেদ করে চলে যেতে পারে।
- গ
উদ্দীপকের ক্যান্সার হাসপাতালে সংরক্ষিত Q আইসোটোপটির ২০ দিন পর কত গ্রাম ক্ষয়প্রাপ্ত হবে?
উত্তর দেখাও
উদ্দীপক অনুসারে, আইসোটোপটির আদি ভর m₀ = ১৬০ g অর্ধায়ু T_half = ৪ দিন মোট সময় t = ২০ দিন
অর্ধায়ুর সংখ্যা, n = t / T_half = ২০ / ৪ = ৫
২০ দিন পর অবশিষ্ট ভর, m = m₀ × (১/২)ⁿ = ১৬০ × (১/২)⁵ = ১৬০ × (১/৩২) = ৫ g
অতএব, ক্ষয়প্রাপ্ত আইসোটোপের পরিমাণ: m_decayed = m₀ − m = ১৬০ − ৫ = ১৫৫ g।
সুতরাং, ২০ দিন পর আইসোটোপটির ১৫৫ g ক্ষয়প্রাপ্ত হবে।
- ঘ
উদ্দীপকের P উৎস থেকে নির্গত রশ্মিটি কি তড়িৎ ক্ষেত্র দ্বারা বিক্ষিপ্ত হবে? এর ভেদন বৈশিষ্ট্যের আলোকে রশ্মিটি শনাক্ত করো এবং তড়িৎ ক্ষেত্রে এর আচরণ বৈজ্ঞানিক যুক্তিসহ বিশ্লেষণ করো।
উত্তর দেখাও
উদ্দীপকের P উৎস থেকে নির্গত রশ্মিটি তড়িৎ ক্ষেত্র দ্বারা কোনোভাবেই বিক্ষিপ্ত হবে না। নিম্নে এর যৌক্তিক বিশ্লেষণ উপস্থাপন করা হলো:
১. রশ্মি শনাক্তকরণ: তেজস্ক্রিয় বিকিরণের মধ্যে আলফা রশ্মির ভেদন ক্ষমতা সবচেয়ে কম—এটি এক টুকরো সাধারণ কাগজেই থেমে যায়। বিটা রশ্মি কাগজ ভেদ করতে পারলেও কয়েক মিলিমিটার পুরু অ্যালুমিনিয়াম পাতেই সম্পূর্ণ শোষিত হয়। কিন্তু উদ্দীপকে বর্ণিত রশ্মিটি পুরু অ্যালুমিনিয়াম পাত ভেদ করে চলে যায় এবং একে থামাতে কয়েক সেন্টিমিটার পুরু সীসার পাতের প্রয়োজন হয়। তেজস্ক্রিয় রশ্মির ভেদন ক্ষমতার এই বৈশিষ্ট্যটি কেবল গামা রশ্মির ক্ষেত্রেই প্রযোজ্য। অতএব, উৎস P থেকে নির্গত রশ্মিটি হলো গামা রশ্মি।
২. তড়িৎ ক্ষেত্রে আচরণ: আমরা জানি, কোনো তড়িৎ ক্ষেত্রে স্থাপিত আধানযুক্ত কণার ওপর তড়িৎ বল F = qE ক্রিয়া করে। আলফা কণার আধান ধনাত্মক (+2e) হওয়ায় এটি ঋণাত্মক পাতের দিকে এবং বিটা কণার আধান ঋণাত্মক (-e) হওয়ায় এটি ধনাত্মক পাতের দিকে বল অনুভব করে বেঁকে যায়। কিন্তু গামা রশ্মি হলো কোনো আধান বা চার্জবিহীন (q = ০) এবং ভরহীন উচ্চ কম্পাঙ্কের তড়িৎচৌম্বকীয় তরঙ্গ (ফোটন প্রবাহ)। যেহেতু q = ০, তাই গামা রশ্মির ওপর প্রযুক্ত তড়িৎ বল F = qE = ০ × E = ০ N।
যেহেতু এর ওপর কোনো নিট তড়িৎ বল ক্রিয়া করে না, তাই তড়িৎ ক্ষেত্রের মধ্য দিয়ে চলার সময় গামা রশ্মি কোনো পাতের দিকেই বিক্ষিপ্ত হয় না। এটি তার মূল গতিপথ বরাবর সম্পূর্ণ সোজা চলে যাবে। অতএব, উৎস P থেকে নির্গত রশ্মিটি তড়িৎ ক্ষেত্র দ্বারা বিক্ষিপ্ত হবে না।