পারমাণবিক প্রতিক্রিয়া একটি পরমাণুর নিউক্লিয়াসে পরিবর্তন জড়িত এবং প্রায়ই বিকিরণ নির্গমনের ফলে। এই প্রক্রিয়াগুলি পারমাণবিক পদার্থবিদ্যার জন্য মৌলিক এবং ব্যবহারিক প্রয়োগ এবং প্রাকৃতিক ঘটনা উভয়ই রয়েছে। তেজস্ক্রিয়তা সহ পারমাণবিক প্রতিক্রিয়ার প্রকারগুলি বোঝা, কীভাবে তারাগুলিতে শক্তি উৎপন্ন হয়, কীভাবে প্রাচীন শিল্পকর্মের তারিখ এবং পারমাণবিক শক্তি এবং অস্ত্রের পিছনের নীতিগুলি অন্তর্দৃষ্টি দেয়৷
পারমাণবিক বিক্রিয়ার বিভিন্ন প্রধান প্রকার রয়েছে: ফিউশন, ফিশন এবং তেজস্ক্রিয় ক্ষয়। ফিউশন একটি ভারী নিউক্লিয়াস গঠনের জন্য হালকা নিউক্লিয়াসকে একত্রিত করে, শক্তি নির্গত করে। বিদারণ হল একটি ভারী নিউক্লিয়াসকে হালকা নিউক্লিয়াসে বিভক্ত করা, এছাড়াও শক্তি নির্গত হয়। তেজস্ক্রিয় ক্ষয় একটি স্বতঃস্ফূর্ত প্রক্রিয়া যার মাধ্যমে একটি অস্থির পারমাণবিক নিউক্লিয়াস বিকিরণ নির্গত করে শক্তি হারায়।
তেজস্ক্রিয়তা একটি প্রাকৃতিক প্রক্রিয়া যেখানে অস্থির পারমাণবিক নিউক্লিয়াস স্বতঃস্ফূর্তভাবে ভেঙে যায়, বিকিরণের আকারে শক্তি নির্গত করার সময় স্থিতিশীল নিউক্লিয়াস গঠন করে। তিনটি প্রাথমিক ধরনের বিকিরণ রয়েছে: আলফা (α) কণা, বিটা (β) কণা এবং গামা (γ) রশ্মি।
তেজস্ক্রিয় ক্ষয় হল পৃথক পরমাণুর স্তরে একটি এলোমেলো প্রক্রিয়া, যার অর্থ হল কোন নির্দিষ্ট পরমাণু কখন ক্ষয় হবে তা সঠিকভাবে অনুমান করা অসম্ভব। যাইহোক, বিপুল সংখ্যক পরমাণুর জন্য, ক্ষয় হারকে একটি পরিসংখ্যানগত পরিমাপ দ্বারা বর্ণনা করা যেতে পারে যা অর্ধ-জীবন নামে পরিচিত।
একটি আইসোটোপের অর্ধ-জীবন হল একটি নমুনার অর্ধেক তেজস্ক্রিয় পরমাণুর ক্ষয় হতে প্রয়োজনীয় সময়। এটিকে \(T_{1/2}\) চিহ্ন দ্বারা চিহ্নিত করা হয় এবং বিভিন্ন আইসোটোপের মধ্যে উল্লেখযোগ্যভাবে পরিবর্তিত হয়। উদাহরণস্বরূপ, কার্বন-14 ( \(^{14}\textrm{গ}\) ) এর অর্ধ-জীবন প্রায় 5730 বছর, যেখানে ইউরেনিয়াম-238 ( \(^{238}\textrm{উ}\) ) প্রায় 4.5 বিলিয়ন বছর।
একটি তেজস্ক্রিয় পদার্থের ক্ষয়ের হার উপস্থিত তেজস্ক্রিয় পরমাণুর সংখ্যার সরাসরি সমানুপাতিক। এই সম্পর্কটি সমীকরণ দ্বারা গাণিতিকভাবে বর্ণনা করা হয়েছে:
\( -\frac{dN}{dt} = \lambda N \)কোথায়:
এই ডিফারেনশিয়াল সমীকরণকে একীভূত করে, আমরা সূচকীয় ক্ষয় আইন পাই:
\( N(t) = N_0 e^{-\lambda t} \)যেখানে \(N_0\) হল পদার্থের প্রাথমিক পরিমাণ। এই সমীকরণটি তেজস্ক্রিয় ক্ষয়ের সূচকীয় প্রকৃতি প্রদর্শন করে, যেখানে ক্ষয়প্রাপ্ত উপাদানের পরিমাণ সময়ের সাথে সাথে দ্রুতগতিতে হ্রাস পায়।
তেজস্ক্রিয়তার বেশ কয়েকটি গুরুত্বপূর্ণ অ্যাপ্লিকেশন রয়েছে:
বেশ কিছু মূল পরীক্ষা তেজস্ক্রিয়তা সম্পর্কে আমাদের বোঝার উন্নতি করেছে। একটি ঐতিহাসিক উদাহরণ হল আর্নেস্ট রাদারফোর্ডের সোনার ফয়েল পরীক্ষা, যা পরমাণুর গঠন পরীক্ষা করার জন্য আলফা কণা ব্যবহার করেছিল। এই পরীক্ষাটি পারমাণবিক নিউক্লিয়াসের অস্তিত্বের প্রমাণ দিয়েছে।
শিক্ষাগত সেটিংসে, নিরাপদ তেজস্ক্রিয় উত্স এবং ডিটেক্টর ব্যবহার করে তেজস্ক্রিয়তা প্রদর্শন করা যেতে পারে। উদাহরণস্বরূপ, শিক্ষার্থীরা নির্গত বিকিরণ সনাক্ত করতে এবং সময়ের সাথে সাথে ক্ষয় বক্ররেখার পরিকল্পনা করতে একটি গিগার কাউন্টার ব্যবহার করে একটি পরিচিত তেজস্ক্রিয় নমুনার অর্ধ-জীবন পরিমাপ করতে পারে।
তেজস্ক্রিয়তা, এর বিভিন্ন রূপ এবং প্রয়োগ সহ, পারমাণবিক পদার্থবিজ্ঞানের একটি মৌলিক ধারণা, যা নিউক্লিয়াসকে একত্রে ধরে রাখে এমন শক্তি এবং পারমাণবিক নিউক্লিয়াস পরিবর্তন করতে পারে এমন প্রক্রিয়াগুলির অন্তর্দৃষ্টি প্রদান করে। এর অধ্যয়নের ফলে বিজ্ঞান, প্রযুক্তি এবং চিকিৎসা ক্ষেত্রে উল্লেখযোগ্য অগ্রগতি হয়েছে।
