পরমাণুর অভ্যন্তরে ইলেকট্রন ও প্রোটনের পারস্পরিক বন্ধনের বৈজ্ঞানিক ব্যাখ্যা

পরমাণুর নিউক্লিয়াসকে কেন্দ্র করে অনবরত ইলেকট্রন আবর্তিত হয়। নিউক্লিয়াসের সঙ্গে ইলেকট্রনের এই সম্পর্কটি একটি অদৃশ্য ইলেকট্রিক শক্তির মাধ্যমে তৈরি হয়, যা অনেকটা অদৃশ্য সুতার মতো কণিকাগুলোকে একসাথে বেঁধে রাখে।

ইতিহাস থেকে জানা যায়, আড়াই হাজার বছরেরও আগে প্রাচীন গ্রিসের মিলেট শহরের বিজ্ঞানী ফালেস প্রথম এই ধরণের বল পর্যবেক্ষণ করেন। তাঁর কন্যা অ্যাম্বারের তৈরি চরকায় পশম দিয়ে উল বোনার সময় খেয়াল করেন যে পশমগুলো চরকার গায়ে লেপটে যাচ্ছে। ফালেস পরবর্তীতে পরীক্ষা করে দেখেন যে পশম দিয়ে ঘর্ষণের ফলে অ্যাম্বার শুধু পশমই নয়, বরং চুল ও সুতাসহ বিভিন্ন হালকা বস্তুকে আকর্ষণ করছে।

গ্রিক ভাষায় অ্যাম্বারকে বলা হয় ইলেকট্রন। পশমের সঙ্গে ঘর্ষণের ফলে অ্যাম্বারের হালকা বস্তুকে আকর্ষণ করার এই বিশেষ গুণটি পরবর্তীতে ইলেকট্রিসিটি বা বিদ্যুৎ নামে পরিচিতি লাভ করে। গবেষকরা দেখতে পান, সিল্কের কাপড় দিয়ে কাচের দণ্ড ঘষলেও তা হালকা বস্তুকে আকর্ষণ করে। তবে অ্যাম্বারের দুটি টুকরো বা কাচের দুটি দণ্ডকে নিজেদের মধ্যে ঘষলে তারা একে অপরকে বিকর্ষণ করে, আবার অ্যাম্বার ও কাচ পরস্পরকে আকর্ষণ করে।

এই পর্যবেক্ষণের ওপর ভিত্তি করে বিজ্ঞানীরা সিদ্ধান্ত নেন যে পশম দ্বারা ঘর্ষিত অ্যাম্বার এবং সিল্ক দ্বারা ঘর্ষিত কাচের ইলেকট্রিসিটি ভিন্ন ধর্মের। কাচের বিদ্যুৎকে ধনাত্মক (+) এবং অ্যাম্বারের বিদ্যুৎকে ঋণাত্মক (-) হিসেবে চিহ্নিত করা হয়। পরবর্তীতে বিজ্ঞানীরা প্রমাণ করেন যে প্রকৃতিতে অতিক্ষুদ্র ঋণাত্মক চার্জযুক্ত কণিকা বিদ্যমান, যার নাম দেওয়া হয় ইলেকট্রন।

ঘর্ষণের ফলে পশম থেকে বহুসংখ্যক ইলেকট্রন অ্যাম্বারে স্থানান্তরিত হয়, যার কারণে অ্যাম্বার ঋণাত্মক চার্জ অর্জন করে এবং ইলেকট্রন হারিয়ে পশম ধনাত্মক চার্জযুক্ত হয়। একইভাবে শুকনো চুলে প্লাস্টিকের চিরুনি দিয়ে আঁচড়ালে চুল থেকে ইলেকট্রন চিরুনিতে চলে যায়। ফলে চিরুনি ঋণাত্মক এবং চুল ধনাত্মক চার্জে চার্জিত হয়। ইলেকট্রনের এই ইলেকট্রিক চার্জের পরিমাণ অত্যন্ত নগণ্য, যা এখন পর্যন্ত আবিষ্কৃত সর্বনিম্ন চার্জ।

প্রকৃতিতে প্রতিটি পরমাণুতেই ঋণাত্মক চার্জযুক্ত ইলেকট্রন বিদ্যমান। তবে সাধারণ অবস্থায় পরমাণু কোনো চার্জ প্রকাশ করে না। উদাহরণস্বরূপ, হাইড্রোজেনের একটি ইলেকট্রন থাকলেও এটি চার্জহীন থাকে। পদার্থবিদরা জানান, হাইড্রোজেনের পরমাণুতে ইলেকট্রনের সমপরিমাণ ধনাত্মক চার্জযুক্ত বস্তু থাকে, যা প্রোটন নামে পরিচিত।

পরমাণুর ভেতরে সমপরিমাণ ইলেকট্রন ও প্রোটন থাকার কারণে সামগ্রিক চার্জ প্রমিত অবস্থায় থাকে। ঋণাত্মক চার্জযুক্ত ইলেকট্রন ও ধনাত্মক চার্জযুক্ত প্রোটন একে অপরকে আকর্ষণ করে পরমাণুর ভারসাম্য বজায় রাখে। যদি কোনো পরমাণুতে অতিরিক্ত ইলেকট্রন যুক্ত করতে হয়, তবে নিউক্লিয়াসে সমপরিমাণ প্রোটন বৃদ্ধি করতে হয়, তা না হলে অতিরিক্ত ইলেকট্রনটি ছিটকে বেরিয়ে যায়।