পদার্থ বিজ্ঞান ২য় পত্র প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   যে নিউক্লীয় বিক্রিয়ায় একটি ভারী নিউক্লিয়াস প্রায় সমান ভরের দুটি মাঝারি আকারের নিউক্লিয়াসে বিভক্ত হয় এবং বিপুল পরিমাণ শক্তি নির্গত হয়, তাকে নিউক্লিয়ার ফিশন বলে।

2. খ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   আলফা (α) কণা হলো প্রকৃতপক্ষে ধনাত্মক আধানযুক্ত হিলিয়াম নিউক্লিয়াস $(He^2+)$। আধানযুক্ত হওয়ায় এটি যখন কোনো তড়িৎক্ষেত্রের মধ্য দিয়ে যায়, তখন কুলম্ব বলের প্রভাবে ঋণাত্মক পাতের দিকে বিচ্যুত বা আকৃষ্ট হয়।
   অন্যদিকে, গামা (γ) রশ্মি হলো অত্যন্ত উচ্চ কম্পাঙ্কের বিদ্যুৎচৌম্বকীয় তরঙ্গ বা নিস্তড়িৎ ফোটন কণার স্রোত। কোনো নেট তড়িৎ আধান না থাকায় এটি তড়িৎক্ষেত্র দ্বারা কোনো বল অনুভব করে না, ফলে গামা রশ্মি বিচ্যুত হয় না।

3. গ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপক মতে,
   ইউরেনিয়ামের ক্ষেত্রে:
   প্রোটন সংখ্যা, Z = 92
   ভরসংখ্যা, A = 235
   নিউট্রন সংখ্যা, N = A - Z = 235 - 92 = 143
   প্রোটনের ভর, $m_p = 1.00728 amu$
   নিউট্রনের ভর, $m_n = 1.00876 amu$
   ইউরেনিয়াম নিউক্লিয়াসের ভর, $M_U = 235.0439 amu$

   নিউক্লিয়নের মোট ভর $= Z \times m_p + N \times m_n$
   = (92 × 1.00728) + (143 × 1.00876)
   = 92.66976 + 144.25268
   = 236.92244 amu

   অতএব, ইউরেনিয়ামের ভরত্রুটি $(\Delta m) = (Z \times m_p + N \times m_n) - M_U$
   = 236.92244 - 235.0439
   = 1.87854 amu

   সুতরাং, ইউরেনিয়ামের ভরত্রুটি 1.87854 amu।

4. ঘ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   কোনো নিউক্লিয়াস থেকে একটি নিউক্লিয়ন পৃথক করতে যে গড় শক্তির প্রয়োজন হয়, তাকে প্রতি নিউক্লিয়ন বন্ধন শক্তি ($\text{B.E.}/A$) বলে। যার প্রতি নিউক্লিয়ন বন্ধন শক্তি কম, সেটি কম স্থিতিশীল এবং তা থেকে একটি নিউক্লিয়ন বের করা তুলনামূলকভাবে সহজ।

   ১. আয়রন ($^{56}_{26}\text{Fe}$)-এর ক্ষেত্রে:
   প্রোটন সংখ্যা, $Z = 26$; নিউট্রন সংখ্যা, $N = 56 - 26 = 30$
   নিউক্লিয়নের ভর = $(26 \times 1.00728) + (30 \times 1.00876) = 26.18928 + 30.2628 = 56.45208$ amu
   উদ্দীপক অনুসারে $\text{Fe}$-এর নিউক্লিয়াসের ভর = 56 amu
   অতএব ভরত্রুটি, $\Delta m_{\text{Fe}} = 56.45208 - 56 = 0.45208$ amu
   মোট বন্ধন শক্তি, $E_{\text{Fe}} = 0.45208 \times 931\ \text{MeV} \approx 420.886\ \text{MeV}$
   প্রতি নিউক্লিয়ন বন্ধন শক্তি, $(\text{B.E.}/A)_{\text{Fe}} = \frac{420.886}{56} \approx 7.516\ \text{MeV/nucleon}$

   ২. ইউরেনিয়াম ($^{235}_{92}\text{U}$)-এর ক্ষেত্রে:
   'গ' থেকে পাই, ইউরেনিয়ামের ভরত্রুটি, $\Delta m_U = 1.87854$ amu
   মোট বন্ধন শক্তি, $E_U = 1.87854 \times 931\ \text{MeV} \approx 1748.92\ \text{MeV}$
   প্রতি নিউক্লিয়ন বন্ধন শক্তি, $(\text{B.E.}/A)_U = \frac{1748.92}{235} \approx 7.442\ \text{MeV/nucleon}$

   তুলনা করে দেখা যায়, $(\text{B.E.}/A)_U$ ($\approx 7.442$ MeV) < $(\text{B.E.}/A)_{\text{Fe}}$ ($\approx 7.516$ MeV)।
   যেহেতু ইউরেনিয়ামের প্রতি নিউক্লিয়ন বন্ধন শক্তি আয়রনের চেয়ে কম, তাই ইউরেনিয়াম থেকে একটি নিউক্লিয়ন বের করা সহজ হবে।