প্রাথমিক পারমাণবিক মডেল

মনে করা হয়, মিলেতুসের লিউসিপাস (খ্রিস্টপূর্ব ৫ম শতাব্দী  ) আদি গ্রিকদের পারমাণবিক দর্শনের প্রবর্তক ছিলেন। তাঁর বিখ্যাত শিষ্য,  আবদেরার ডেমোক্রিটাস , প্রায় ৪৩০ খ্রিস্টপূর্বাব্দে পদার্থের  গাঠনিক এককের নাম দেন ‘ অ্যাটোমোস ’, যার আক্ষরিক অর্থ “অবিভাজ্য”  । তিনি প্রস্তাব করেন যে চারটি ভিন্ন মৌলের (মাটি, বায়ু, আগুন এবং জল) পরমাণুগুলো আসলে ভিন্ন ভিন্ন আকারের গোলক, এবং এভাবেই তিনি প্রথম পারমাণবিক মডেলগুলোর একটি তৈরি করেন। তিনি আরও প্রস্তাব করেন যে এই পরমাণুগুলো মহাকাশে ঘুরে বেড়ায় এবং যখন গোলকগুলোর মধ্যে সংঘর্ষ ঘটে, তখন সেগুলো ছিটকে যেতে পারে বা একসাথে লেগে যেতে পারে, যা কোনো পদার্থের উপাদানে পরিবর্তন ঘটায়। তাঁর পারমাণবিক মডেলটি মূলত বিভিন্ন ধরনের পরমাণুর জন্য ভিন্ন ভিন্ন আকারের নিরেট গোলক নিয়ে গঠিত ছিল।

গ্রিক পারমাণবিক তত্ত্ব ঐতিহাসিক ও দার্শনিক দিক থেকে তাৎপর্যপূর্ণ হলেও, এটি প্রকৃতির পর্যবেক্ষণ, পরিমাপ, পরীক্ষা বা গবেষণার উপর ভিত্তি করে গড়ে ওঠেনি। বরং, গ্রিকরা পদার্থবিজ্ঞান নিয়ে লেখার সময় প্রায় একচেটিয়াভাবে গণিত ও যুক্তি ব্যবহার করত। অ্যারিস্টটলের প্রভাবে—যিনি ডেমোক্রিটাস এবং পারমাণবিক দর্শনের অন্যান্য প্রবক্তাদের সাথে একমত ছিলেন না —এই তত্ত্বটি প্রায় ২,০০০ বছর ধরে মূলত উপেক্ষিত ছিল।

ডালটনের পারমাণবিক মডেল

ইংরেজ রসায়নবিদ ও পদার্থবিজ্ঞানী  জন ডাল্টন  ১৮০৩ থেকে ১৮০৮ সালের মধ্যে গ্রিকদের পারমাণবিক দর্শনকে একটি বৈজ্ঞানিক তত্ত্বে রূপান্তরিত করেন। তাঁর বই  ‘এ নিউ সিস্টেম অফ কেমিক্যাল ফিলোসফি’ (প্রথম খণ্ড, ১৮০৮; দ্বিতীয় খণ্ড, ১৮১০) ছিল রসায়নে পারমাণবিক তত্ত্বের  প্রথম প্রয়োগ । এটি মৌলসমূহ কীভাবে একত্রিত হয়ে যৌগ গঠন করে তার একটি ভৌত ​​চিত্র এবং পরমাণুর অস্তিত্বে বিশ্বাস করার জন্য একটি পর্যবেক্ষণমূলক কারণ প্রদান করে।  ফ্রান্সের  জোসেফ-লুই গে-লুসাক এবং ইতালির আমেদেও অ্যাভোগাড্রোর কাজের সাথে তাঁর কাজ   পারমাণবিক রসায়নের পরীক্ষামূলক ভিত্তি স্থাপন করেছিল। ডাল্টন পরীক্ষামূলক ফলাফল ব্যবহার করে পরমাণুর একটি নতুন মডেল প্রস্তাব করেন, যেখানে তিনি নিম্নলিখিত বিষয়গুলো তুলে ধরেন:

• সকল পদার্থ পরমাণু নামক অত্যন্ত ক্ষুদ্র কণা দ্বারা গঠিত।
• পরমাণু অবিনশ্বর এবং পরিবর্তন প্রতিরোধী।

  • ডাল্টন বলেছিলেন যে পরমাণু সৃষ্টি, ধ্বংস, ক্ষুদ্রতর খণ্ডে বিভক্ত বা অন্য মৌলের পরমাণুতে রূপান্তরিত করা যায় না। তিনি ১৭০০-এর দশকের শেষের দিকে এই সিদ্ধান্তে উপনীত হওয়ার ভিত্তি হিসেবে ভরের সংরক্ষণ সূত্র ব্যবহার করেছিলেন ।
• মৌলসমূহের বৈশিষ্ট্য তাদের পরমাণুর ভর দ্বারা প্রকাশ করা হয় ।

  • ডাল্টন বলেছিলেন যে, কোনো মৌলের সকল পরমাণু আকৃতি, আকার ও ভরে অভিন্ন।
• যখন পরমাণুগুলো রাসায়নিক বিক্রিয়ায় অংশ নেয় , তখন তারা ক্ষুদ্র পূর্ণসংখ্যার অনুপাতে একত্রিত হয়ে যা গঠন করে, তাকে অণু বলা হয় ।

  • ডাল্টন প্রস্তাব করেছিলেন যে দুই ধরনের পরমাণু ভিন্ন পূর্ণসংখ্যার অনুপাতে অণু গঠন করতে পারে। কার্বন মনোক্সাইড এবং কার্বন ডাইঅক্সাইডের মতো অণুগুলোর ক্ষেত্রে এটি সত্য বলে জানা যায়—উভয়ই কার্বন ও অক্সিজেন পরমাণু দ্বারা গঠিত, কিন্তু এদের মধ্যে প্রতিটির অনুপাত ভিন্ন।

ডালটনের পারমাণবিক মডেল সহজেই গৃহীত হয়েছিল। এটি ভরের সংরক্ষণ সূত্র , নির্দিষ্ট অনুপাতের সূত্র এবং বহুগুণ অনুপাতের সূত্রের মতো পূর্বপরিচিত ধারণাগুলোকে অন্তর্ভুক্ত করেছিল এবং পরীক্ষামূলক পর্যবেক্ষণের সাথেও মিলে গিয়েছিল।

থমসন পারমাণবিক মডেল

থমসনের পারমাণবিক মডেল অনুসারে, লর্ড কেলভিন পরমাণুকে এমন একটি গোলক হিসেবে কল্পনা করেছিলেন যার মধ্যে সুষমভাবে ধনাত্মক আধান বণ্টিত থাকে এবং সেই ধনাত্মক আধানকে প্রশমিত করার জন্য পর্যাপ্ত সংখ্যক ইলেকট্রন নিহিত থাকে। জে. জে. থমসনের পরবর্তীকালে ইলেকট্রন আবিষ্কার এই মডেলটিকে আরও সমর্থন জুগিয়েছিল।

ডাল্টন তাঁর পারমাণবিক মডেল বর্ণনা করার পরের বছরগুলোতে একাধিক পরীক্ষা করা হয়েছিল যা প্রমাণ করে যে চার্জযুক্ত কণার অস্তিত্ব আছে। ১৮৯৭ সালে ইংরেজ পদার্থবিজ্ঞানী জে. জে. থমসন একটি ঋণাত্মক চার্জযুক্ত কণা আবিষ্কার করেন, যার নাম তিনি দেন ইলেকট্রন । ইলেকট্রনের অস্তিত্ব দেখিয়ে দেয় যে, পরমাণুকে একটি সমসত্ত্ব কণা হিসেবে দেখার ২,০০০ বছরের পুরোনো ধারণাটি ভুল ছিল এবং প্রকৃতপক্ষে পরমাণুর একটি জটিল গঠন রয়েছে। থমসন উল্লেখ করেন যে, পরমাণুর ডাল্টন মডেলে চার্জের ধারণাটি অন্তর্ভুক্ত ছিল না, এবং তিনি তত্ত্ব দেন যে ইলেকট্রন অবশ্যই মৌলের পরমাণুর ভেতরে থাকে। তিনি তাঁর এই আবিষ্কারকে  লর্ড কেলভিনের প্রথম প্রস্তাবিত পারমাণবিক গঠনের তথাকথিত “প্লাম-পুডিং” মডেলকে জোরালোভাবে সমর্থন করার জন্য ব্যবহার করেন । এই মডেলটি ইঙ্গিত দেয় যে পরমাণুর গোলকের মধ্যে ঋণাত্মক চার্জের পকেট বা কেন্দ্র রয়েছে। থমসন পরমাণুর সুবিধা ছিল যে এটি সহজাতভাবে স্থিতিশীল ছিল: যদি ইলেকট্রনগুলো স্থানচ্যুত হতো, তবে তারা তাদের মূল অবস্থানে ফিরে আসার চেষ্টা করত। 

রাদারফোর্ড পারমাণবিক মডেল

রাদারফোর্ড পারমাণবিক মডেল: পদার্থবিজ্ঞানী আর্নেস্ট রাদারফোর্ড পরমাণুকে একটি ক্ষুদ্র সৌরজগৎ হিসেবে কল্পনা করেছিলেন, যেখানে ইলেকট্রনগুলো একটি বিশাল নিউক্লিয়াসের চারপাশে প্রদক্ষিণ করে এবং এর বেশিরভাগ অংশই ফাঁকা, আর নিউক্লিয়াসটি পরমাণুর খুব সামান্য একটি অংশ দখল করে থাকে। রাদারফোর্ড যখন তাঁর মডেলটি প্রস্তাব করেন, তখনো নিউট্রন আবিষ্কৃত হয়নি; এই মডেলের নিউক্লিয়াসটি শুধুমাত্র প্রোটন দ্বারা গঠিত ছিল।

১৯১১ সালে থমসনের একজন প্রাক্তন ছাত্র, নিউজিল্যান্ডে জন্মগ্রহণকারী ব্রিটিশ পদার্থবিজ্ঞানী  আর্নেস্ট রাদারফোর্ড , অন্যান্য বিজ্ঞানীদের সহযোগিতায় আলফা কণা নিয়ে এমন কিছু পরীক্ষা চালান যা থমসনের মডেলকে বাতিল করে দেয় । তাঁরা একটি পাতলা সোনার পাতের দিকে আলফা কণা নিক্ষেপ করেন এবং সংঘর্ষের পর একটি প্রতিপ্রভ পর্দার সাহায্যে আলফা কণাটির অবস্থান রেকর্ড করেন । তাঁরা দেখতে পান যে, বেশিরভাগ আলফা কণা সোনার পাতটির মধ্য দিয়ে এমনভাবে চলে যায় যেন পাতটি সেখানে ছিলই না। তাঁরা আরও দেখতে পান যে, এই আলফা কণাগুলোর মধ্যে খুব অল্প সংখ্যক কণা তাদের প্রাথমিক পথ থেকে বিভিন্ন কোণে বিচ্যুত হয় এবং কিছু আলফা কণা এমনকি প্রাথমিক পথেই ফিরে আসে।রাদারফোর্ড এই সিদ্ধান্তে উপনীত হন যে, পরমাণুর মধ্যে অবশ্যই পদার্থের একটি ক্ষুদ্র ও অত্যন্ত ঘন

বোর পারমাণবিক মডেল

নাইট্রোজেন পরমাণুর বোর পারমাণবিক মডেল। চিত্রটিতে বোর মডেল অনুসারে একটি নাইট্রোজেন পরমাণু দেখানো হয়েছে, যেখানে প্রোটন ও নিউট্রন নিউক্লিয়াসে এবং ইলেকট্রনগুলো এর চারপাশে কক্ষপথে সজ্জিত থাকে।

১৯১৩ সালে, রাদারফোর্ড পারমাণবিক মডেল প্রবর্তনের মাত্র দুই বছর পর, রাদারফোর্ডের ছাত্র, ডেনিশ পদার্থবিজ্ঞানী নিলস বোর , নিউক্লিয়াসের চারপাশে ইলেকট্রন কীভাবে স্থিতিশীল কক্ষপথে থাকতে পারে তা ব্যাখ্যা করার জন্য তাঁর পরমাণুর কোয়ান্টায়িত শেল মডেল ( বোর মডেল দেখুন  ) প্রস্তাব করেন। রাদারফোর্ড মডেলে ইলেকট্রনগুলোর গতি ছিল অস্থিতিশীল, কারণ চিরায়ত বলবিদ্যা এবং তড়িৎচুম্বকীয় তত্ত্ব অনুসারে, বক্রপথে চলমান যেকোনো আহিত কণা তড়িৎচুম্বকীয় বিকিরণ নির্গত করে; ফলে, ইলেকট্রনগুলো শক্তি হারিয়ে নিউক্লিয়াসের দিকে সর্পিল গতিতে ধাবিত হতো। স্থিতিশীলতার এই সমস্যার প্রতিকারের জন্য, বোর রাদারফোর্ড মডেলটিকে সংশোধন করে এই শর্ত আরোপ করেন যে ইলেকট্রনগুলো নির্দিষ্ট আকার ও শক্তির কক্ষপথে চলাচল করবে। একটি ইলেকট্রনের শক্তি তার কক্ষপথের আকারের উপর নির্ভর করে এবং ছোট কক্ষপথের জন্য এই শক্তি কম হয়। বিকিরণ কেবল তখনই ঘটতে পারে যখন ইলেকট্রন এক কক্ষপথ থেকে অন্য কক্ষপথে লাফ দেয়। পরমাণুটি ক্ষুদ্রতম কক্ষপথের অবস্থায় সম্পূর্ণ স্থিতিশীল থাকবে, কারণ এর চেয়ে কম শক্তির কোনো কক্ষপথ নেই যেখানে ইলেকট্রন লাফ দিয়ে যেতে পারে। বোরের গবেষণার সূচনা হয়েছিল এই উপলব্ধি থেকে যে, শুধুমাত্র চিরায়ত বলবিদ্যা দিয়ে পরমাণুর স্থিতিশীলতা কখনোই ব্যাখ্যা করা যায় না।বোর প্রস্তাব করেছিলেন যে প্রতিটি কক্ষপথের সাথে একটি ভিন্ন 

কোয়ান্টাম পারমাণবিক মডেল

শ্রোডিঙ্গারের পারমাণবিক মডেল: এডউইন শ্রোডিঙ্গারের পরমাণুর মডেল, যেখানে নিউক্লিয়াসকে ঘিরে একটি ইলেকট্রন মেঘ দেখানো হয়েছে।

১৯২৬ সালে অস্ট্রীয় পদার্থবিজ্ঞানী এরউইন শ্রোডিঙ্গার নির্দিষ্ট অবস্থানে ইলেকট্রন খুঁজে পাওয়ার সম্ভাবনা বর্ণনা করার জন্য গাণিতিক সমীকরণ ব্যবহার করেছিলেন ( দেখুন শ্রোডিঙ্গার সমীকরণ )। এই সমীকরণগুলো এখন আর নিশ্চিতভাবে বলে না যে ইলেকট্রন কোথায় পাওয়া যাবে, বরং এগুলো মহাকাশের সেই অঞ্চলকে বর্ণনা করে যেখানে একটি ইলেকট্রন খুঁজে পাওয়ার সম্ভাবনা অত্যন্ত বেশি।১৯৩২ সালে ইংরেজ পদার্থবিজ্ঞানী 

আধুনিক পারমাণবিক মডেল

কোয়ান্টাম বলবিদ্যা পারমাণবিক তত্ত্বকে চালনা করে চলেছে। ১৯৬০-এর দশকে কোয়ার্ক নামক উপপারমাণবিক কণার অস্তিত্ব আবিষ্কৃত হয়। প্রোটন দুটি আপ কোয়ার্ক এবং একটি ডাউন কোয়ার্ক দ্বারা গঠিত। আপ কোয়ার্ক দুটির ধনাত্মক আধান ইলেকট্রনের আধানের ২/৩ অংশ এবং ডাউন কোয়ার্কটির ঋণাত্মক আধান ইলেকট্রনের আধানের ১/৩ অংশ। নিউট্রন একটি আপ কোয়ার্ক ও দুটি ডাউন কোয়ার্ক দ্বারা গঠিত এবং তাই এর কোনো আধান নেই।